JP2007237655A - 吸放熱特性に優れた薄膜塗装金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜塗膜であっても優れた放熱性，導電性を付与し、電気・電子部品のシャーシや筐体の素材に適した塗装金属板を提供する。
【解決手段】マグネタイト分散塗膜が設けられた塗装金属板であり、塗膜は０.５μｍ以上で２μｍ未満の膜厚に調整され、マグネタイトが２０〜８０質量％の割合で分散している。マグネタイトとしては、平均粒径が０.０５〜０.５μｍの範囲にある微粉末が好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子部品，電気部品等の発熱源となるデバイスのシャーシや筐体用の素材として好適で、優れた吸放熱特性を呈する薄膜塗装金属板に関する。

電気・電子部品の小型化・高機能化に伴い、電気・電子部品を収容しているシャーシ，筐体の内部温度が高くなる傾向にある。定格温度を超える高温に曝されることは電気・電子部品が故障，誤動作する原因となるので、従来から種々の冷却手段が検討されている。たとえば、冷却ファンを用いた強制空冷，冷却フィンを用いた放熱促進等があるが、何れも冷却用部品を必要とするため狭隘な空間に組み込むには工夫を要する。

そこで、吸放熱特性に優れた材料でシャーシ，筐体等を作製し、シャーシ，筐体等の表面を介した放熱が検討されている。この種の材料としては、放熱性添加剤，導電性フィラーを配合した塗膜を設けた塗装体(特許文献１)が知られている。
特許第3563731号明細書

代表的な放熱性添加剤にカーボンブラック，導電性フィラーにニッケル粉が特許文献１で掲げられている。カーボンブラックを放熱性添加剤に用いる場合、塗膜の厚さに拘わらず３質量％以上の添加量が必要とされている。しかし、カーボンブラックの増量は、塗料のチクソトロピー性を増し、ロール目等の外観不良の発生原因になりやすい。

導電性フィラーとして使用されるニッケル粉も、通常５〜１０μｍと比較的大きな粒径をもっている。特許文献１では、粒径の大きなニッケル粉が塗膜から突出することにより導電性を付与している。ニッケル粉の突出は、導電性付与のためには有効であるが、塗膜の表面を凹凸化し、光沢低下，巻取り時のプレッシャーマーク等を誘発させる。しかも、比重の大きなニッケル粉は塗料パン内で沈降しやすく、塗料パンから被塗物に塗布された塗料組成物が目標ニッケル濃度から外れることが懸念される。塗料樹脂との親和性が低く混練し難いことも、ニッケル粉の欠点である。

本発明者等は、カーボンブラック，ニッケル粉を配合した塗料及び塗膜が有する欠点を解消するため、カーボンブラック，ニッケル粉に代わる添加剤を種々調査・検討した。その結果、マグネタイトが放熱性，導電性の双方に有効な添加剤であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、マグネタイトが分散した塗膜を形成することにより、薄膜塗膜であっても優れた放熱性，導電性を付与し、電気・電子部品のシャーシや筐体の素材に適した塗装金属板を提供することを目的とする。

本発明の薄膜塗装金属板は、各種金属板を基材とし、基材表面にマグネタイト分散塗膜が設けられている。塗膜は、０.５μｍ以上で２μｍ未満の膜厚に調整され、マグネタイトが２０〜８０質量％の割合で分散している。マグネタイトとしては、平均粒径が０.０５〜０.５μｍの範囲にある微粉末が好ましい。

塗膜の主樹脂としては、マグネタイトとの親和性を考慮し、ポリエステル，エポキシ，エポキシ変性ポリエステル，ポリフッ化ビニリデン，アクリル，ポリオルガノシロキサン，アクリルシリコーン，シリコーン変性ポリエステル，ポリエーテルサルフォン，フッ素，ウレタンエマルジョン，アクリルエマルジョン，ポリエステルエマルジョン，エポキシエマルジョン，ポリビニルアルコール，塩化ビニルから選ばれた一種又は二種以上が使用される。

発明の効果及び実施の形態

本発明では、塗膜にマグネタイトを分散させることにより放熱性，導電性双方共に優れた特性を塗装金属板に付与している。
マグネタイトは、カーボンブラックのような悪影響を塗料の物性に及ぼさず、ニッケル粉に比較して粒径が小さいため塗膜からの突出も少ないので、添加量を上げてもロール目や粗面化等の外観不良が発生しない。比重も、ニッケル粉(８.８５)に比較して５.２と低いので、ニッケル粉にみられるような塗料パン内での沈降が生じがたく、被塗物に塗布された塗料と調製状態での塗料との間に大きな組成変動がない。また、鉄の酸化物であるマグネタイトは、塗料樹脂に対する親和性も良好で、必要組成の塗料が容易に調製される。

このようにマグネタイトは、放熱性，導電性の向上に有効な添加剤であり、増量添加しても塗料の安定性を損なうことがない。しかも、サブミクロンの粒径をもつ微粒子であるため、塗膜の光沢低下やプレッシャーマーク等を引き起こすこともない。その結果、放熱性，導電性の双方に優れた特性が付与された薄膜塗装金属板が得られる。具体的には、０.５〜０.９と高い熱放射率が得られ、電気・電子部品等で発生した熱を効率よく外部に放出する。また、導電性も優れているため、一種類の顔料添加で吸放熱特性と導電性とを付与でき、塗料製造工程の簡略化が可能になる。また、チキソトロピー性、耐プレッシャーマーク性等、カーボンブラックやＮｉ粉等による弊害も回避できる。

塗装原板には、溶融亜鉛めっき鋼板，合金化溶融亜鉛めっき鋼板，５％Ａｌ-Ｚｎや６％Ａｌ-３％Ｍｇ-Ｚｎ等の亜鉛合金めっき鋼板，５５％Ａｌ-Ｚｎ等のＺｎ-Ａｌ合金めっき鋼板，ステンレス鋼板，アルミニウム板等も使用される。塗装原板は，化成処理に先立ってアルカリ脱脂，表面調整等が必要に応じて施される。アルカリ脱脂，表面調整には、プレコート鋼板や塗装アルミニウム板の製造で常用されている方法を採用できる。
塗装前処理としての化成処理には、クロメート処理，リン酸塩処理，クロムフリー処理等がある。

塗料は、ポリエステル，エポキシ，エポキシ変性ポリエステル，ポリフッ化ビニリデン，アクリル，ポリオルガノシロキサン，アクリルシリコーン，シリコーン変性ポリエステル，ポリエーテルサルフォン，フッ素，ウレタンエマルジョン，アクリルエマルジョン，ポリエステルエマルジョン，エポキシエマルジョン，ポリビニルアルコール，塩化ビニルから選ばれた一種又は二種以上の樹脂と、必要に応じメラミン，イソシアネート等の硬化剤に配合し、マグネタイトを添加することにより調製される。クロム系，非クロム系の防錆顔料や酸化チタン，炭酸カルシウム，シリカ等の顔料，着色顔料，消泡剤，ワックス等の各種添加剤が必要に応じて配合される。

塗料に配合されるマグネタイトとしては、粒径が小さいほど塗膜の放射率(吸放熱特性)の向上がみられるが、０.０５μｍ未満の粒径では混練し難く導電性も低下しやすくなる。逆に、０.５μｍを超える粒径では、マグネタイト粒子が塗膜から突出して塗膜表面を粗面化しやすく、耐プレッシャーマーク性低下の原因にもなる。
マグネタイトは、塗膜に対する割合が２０〜８０質量％となるように塗料に配合される。２０質量％に満たない配合量では吸放熱特性，導電性の改善効果が十分でなく、８０質量％を超える過剰配合は加工密着性に悪影響を及ぼす。

所定組成に調製された塗料は、常法に従って塗布・焼成される。塗布量は、好ましくは膜厚：０.５〜２μｍの塗膜が形成されるように調整される。０.５μｍ未満の膜厚では吸放熱特性，導電性付与効果が十分でない。逆に、２μｍを超える厚膜では、導電性が低下しやすく、放射率も飽和し始めるため、厚膜化に見合った効果が得られない。薄膜塗装する場合、必要に応じて適宜の溶剤で希釈した塗料が使用される。
作製された塗装金属板は、優れた吸放熱特性，導電性，耐プレッシャーマーク性が付与されている。その他の特性は、使用する樹脂，マグネタイト以外の顔料，添加剤を適宜選定することにより付与できる。

板厚：０.５ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板を塗装原板に用い、表面調整した後、クロムフリー塗装前処理(パルコートE200：日本パーカー製)を施した。次いで、マグネタイトを添加したポリエステルクリア塗料を塗布し、２１０℃×３０秒の焼付けで乾燥膜厚：０〜５μｍの塗膜を形成した。

得られた塗装鋼板について、塗膜の放射率，表面抵抗，耐プレッシャーマーク性，2t加工部密着性を調査した。放射率はAERD放射率計(京都電子製)，表面抵抗はロレスタAP(三菱化学製)を用いて測定した。
耐プレッシャーマーク性は、作製した塗膜をフルグロスの高分子ポリエステル塗膜に対向させて２０ｋｇ／ｃｍ²の荷重を加え５０℃に４８時間保持した後、塗膜表面を観察し、プレッシャーマークが生じていない塗膜を○，僅かに発生した塗膜を△，著しく発生した塗膜を×として評価した。

2t加工部密着性は、１８０度，2t曲げした曲げ加工部にテープを貼り付け、剥離した後で塗膜の剥離状況を調査し、剥離のない塗膜を○，僅かに剥離した塗膜を△，著しく剥離した塗膜を×として評価した。
塗料のマグネタイト含有量，粒径を塗膜の膜厚，物性と共に表１に示す。

表１から明らかなように、本発明例では、適正量のマグネタイト配合により吸放熱性，導電性に優れた塗装鋼板が得られている。これに対し、マグネタイト以外のニッケル粉，カーボンブラックを配合した比較例では吸放熱性，導電性，塗装性の何れかが劣っており、マグネタイトを配合した場合でも厚すぎる塗膜では導電性が低下し、薄すぎる塗膜では吸放熱性が低下した。更に、マグネタイトの添加量が少なすぎると吸放熱性，導電性に劣り、多すぎると加工密着性，耐プレッシャーマーク性に劣っていた。

以上に説明したように、マグネタイトは、塗料樹脂に対する親和性に優れているため塗料に多量配合しても安定性を損なうことなく、目標分散量のマグネタイトを含む塗膜を形成できる。しかも、サブミクロンの微粒子であるため塗膜の粗面化，巻取り時のプレッシャーマーク等を誘発させることなく、放熱性，導電性の双方に優れた特性を付与でき、小型化・高機能化に伴い発熱量が増大する一途の電気・電子部品用のシャーシ，筐体等に好適な素材として使用される。

Claims (2)

1. マグネタイトが２０〜８０質量％分散し、膜厚が０.５μｍ以上で２μｍ未満の塗膜が基材表面に設けられていることを特徴とする吸放熱特性に優れた薄膜塗装金属板。
2. 平均粒径：０.０５〜０.５μｍのマグネタイトを使用する請求項１記載の薄膜塗装金属板。