JP2019136973A - Composite body having heat dissipation property - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スマートフォンやタブレットなどの情報端末機器や自動車用コントロールユニットなど電子機器の部品に使用される樹脂と塗装素形材の複合体に関するものである。 The present invention relates to a composite of a resin and a coating material used for parts of an electronic device such as an information terminal device such as a smartphone or a tablet or an automobile control unit.
スマートフォンやタブレットなどの情報端末機器は、携帯用機器として広く使用されるようになり、軽量化とともに情報処理能力の向上が求められるようになってきた。特に情報処理能力の向上は、インターネットの普及により増大している情報、いわゆるビッグデータを取り扱うようになってから、急速に求められている。これに対応して、CPUやバッテリーの能力向上が図られているが、これらが安定して稼動するには情報端末機器から発せられる熱をどのようにコントロールするか、つまりは、機器自体を大型化せずに発せられる熱をいかに冷却するかが課題となっている。 Information terminal devices such as smartphones and tablets have come to be widely used as portable devices, and an improvement in information processing ability has been demanded along with weight reduction. In particular, the improvement of information processing capability has been demanded rapidly after handling information that has been increasing due to the spread of the Internet, so-called big data. Correspondingly, the capacity of CPUs and batteries has been improved, but in order for them to operate stably, how to control the heat generated from information terminal equipment, that is, the equipment itself is large-sized. The issue is how to cool the heat that is emitted without being converted.
また、自動車分野においても、環境負荷物質低減の観点から様々な部品が電動化にされつつあり、それらをコントロールする部品も増加してきた。この部品は、通常、コントロールユニットと言われているが、CPUによる計算機能を有しており情報端末機器と同じように自動車の電動化に伴って処理する情報量が増えているため、発生する熱のコントロールが課題となっている。特に自動車用コントロールユニットの場合は、自動車の安定走行を行うために熱による誤作動を防止しなければならず、冷却機能をどのように設けるかが課題となっている。 Also in the automobile field, various parts are being electrified from the viewpoint of reducing environmentally hazardous substances, and the number of parts for controlling them has increased. This part is usually called a control unit, but it has a calculation function by the CPU and is generated because the amount of information to be processed increases with the electrification of automobiles as in the case of information terminal equipment. Controlling heat is an issue. In particular, in the case of an automobile control unit, it is necessary to prevent malfunction due to heat in order to stably run the automobile, and how to provide a cooling function is an issue.
上記の問題に対して、情報端末機器や自動車用コントロールユニットともに、内部の部品を内包するケースに放熱性能を持たせ、これによって稼動時に発生した熱を冷却する方法が用いられている。 In order to solve the above problem, a method for cooling the heat generated during operation by providing a heat radiating performance to the case containing the internal components is used for both the information terminal device and the automobile control unit.
このようなケースの放熱性能を実現するために、特許文献1や2に熱伝導性能が高い樹脂と金属箔や金属部材とを接合した複合材をケースに用いることが提案されている。熱伝導性能が高い樹脂は、熱伝導率が高い炭素繊維や金属粒子を混合したものである。また、特許文献1における樹脂と金属箔との接合は、樹脂を溶融させた状態で金属箔を押し付けて一体化する方法が提案されている。この接合方法では、樹脂と金属箔との接合強度を高めるために金属箔表面に凹凸を付与してアンカー効果を持たせたり、表面を十分に洗淨などして樹脂の濡れ性を高めるような前処理が必要である。しかし、金属箔を加工した際に表面の凹部深さが浅くなってアンカー効果が低減したり、洗淨などの前工程が増加するという問題がある。また、特許文献2における接合としては、接着用フィルムを樹脂と金属部材との間に挿入して、熱融着する方法が提案されている。しかし、この接合方法では、接着用フィルムを挿入する工程が増えるという問題と、接着用フィルムと金属部材との接合強度を高めるために、金属部材表面を凹凸化したり、濡れ性を高めるような工程を加えなければならないという問題がある。
In order to realize the heat dissipation performance of such a case, it is proposed in
本発明は、従来方法の問題を解消して放熱性能が高い樹脂と塗装素形材との複合体を実現している。本発明の塗装素形材は、鉄鋼材料や非鉄材料、熱硬化性プラスチックを素材としており、形状としては平板状や加工形状が該当する。 The present invention solves the problems of the conventional methods and realizes a composite of a resin and a coating material having high heat dissipation performance. The coating material of the present invention is made of a steel material, a non-ferrous material, or a thermosetting plastic, and the shape corresponds to a flat plate shape or a processed shape.
本発明の内容は以下の通りである。
(1)熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックと塗装素形材を有する複合体であって、塗装素形材の表面に有機樹脂層を被覆している放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
(2)熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックと、表面に有機樹脂層を被覆している塗装素形材と、ホットメルトフィルムを有する複合体であって、ホットメルトフィルムが熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックの樹脂層と塗装素形材表面の有機樹脂層に融着していることを特徴とする放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
(3)塗装素形材の表面に被覆されている有機樹脂層が酸変性ポリプロピレンを含むことを特徴とする放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
(4)塗装素形材の表面に被覆されている有機樹脂層がポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
(5)塗装素形材は鉄鋼材料または非鉄金属または熱硬化性プラスチックである放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
(6)塗装素形材と熱可塑性プラスチックの少なくともどちらか一方が加工された形状であることを特徴とする放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
(7)塗装素形材と熱可塑性プラスチックの少なくともどちらか一方が平板形状であることを特徴とする放熱性を有する熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体。
The contents of the present invention are as follows.
(1) A composite having a thermoplastic material containing a heat conductive material and a coating material, and having a heat dissipation property in which the surface of the coating material is covered with an organic resin layer and the coating material Composite with shape material.
(2) A composite having a thermoplastic material containing a heat conductive material, a coating material having a surface coated with an organic resin layer, and a hot melt film, the hot melt film containing the heat conductive material A composite of a heat-dissipating thermoplastic and a coating material, wherein the thermoplastic resin layer is fused to the organic resin layer on the surface of the coating material.
(3) A composite of a heat-dissipating thermoplastic and a coating material, wherein the organic resin layer coated on the surface of the coating material includes acid-modified polypropylene.
(4) A composite of a heat-dissipating thermoplastic and a coating material, wherein the organic resin layer coated on the surface of the coating material includes a polycarbonate unit-containing polyurethane resin.
(5) The coating material is a composite of a heat-dissipating thermoplastic plastic and a coating material that is a steel material, a non-ferrous metal, or a thermosetting plastic.
(6) A composite of a heat-dissipating thermoplastic plastic and a coating raw material, characterized in that at least one of the coating raw material and the thermoplastic is processed.
(7) A composite of a heat-dissipating thermoplastic plastic and a coating material, wherein at least one of the coating material and the thermoplastic is a flat plate shape.
本発明によれば、様々な種類の塗装素形材と接合しても、その密着性に優れた熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックと塗装素形材との複合体が提供される。 According to the present invention, there is provided a composite of a thermoplastic plastic and a coating material containing a heat conductive material having excellent adhesion even when bonded to various types of coating material.
1.複合体
本発明の複合体は、一方面あるいは両面に有機樹脂層を形成した塗装素形材と熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックを塗装素形材の樹脂層と熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックの樹脂層とで接合している。
1. Composite The composite of the present invention comprises a coating raw material having an organic resin layer formed on one or both sides and a thermoplastic plastic containing a heat conducting material, and a heat containing a resin layer of the coating raw material and the heat conducting material. It is joined with a plastic layer of plastic.
図1は、本発明の複合体の一例である。複合体1は、図1に示したように、塗装素形材2、熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3を有する。塗装素形材2は、素形材4と有機樹脂層5を有する。熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3は、図示していないが、熱伝導材7と熱可塑性プラスチック8を有し、熱可塑性プラスチック8内に一定量の熱伝導材7が混合された状態になっている。熱伝導材7は、特に限定されないが、アルミニウムや銅などの金属や無機材料や有機材料の表面に金属をめっきした物質が使用でき、形状としては粒子状や線状、箔状などが使用できる。複合体1では、有機樹脂層5と熱可塑性プラスチック8が融着することで接合している。
FIG. 1 is an example of the composite of the present invention. As shown in FIG. 1, the
図2は、本発明の複合体のその他の例である。複合体1は、図2に示したように、塗装素形材2、熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3を有しているが、有機樹脂層5と熱可塑性プラスチック8の間にホットメルトフィルム6を挿入し、ホットメルトフィルム6と有機樹脂層5と熱可塑性プラスチック8が融着することで接合している。
FIG. 2 is another example of the composite of the present invention. As shown in FIG. 2, the
2.塗装素形材
本発明の塗装素形材2は、素形材4と有機樹脂層5を含む。有機樹脂層5は、素形材4の表面に形成されている。また、塗装素形材2の形状は、特に限定されず、平板や絞り形状などの加工形状でも良い。素形材4表面への有機樹脂層5の被覆方法も、特に限定されず、ロールコート法やカーテンフロー法、スピンコート法、スプレー法、浸漬引き上げ法などを適用できる。
2. Painted Shape Material The painted
素形材4の材質は、特に限定されない。例えば、亜鉛めっき鋼板、Zn−Al合金めっき鋼板、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板、Zn−Al−Mg−Si合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板、特殊鋼などの鉄鋼材料やアルミニウム合金や銅合金、マグネシウム合金、チタンなどの非鉄金属材料、熱硬化性プラスチックが含まれる。
The material of the
3.有機樹脂層
有機樹脂層5は、有機樹脂を含有する層であり、塗装素形材2と熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3との密着性を向上させる。有機樹脂層5は、素形材4の表面に形成されている。
3. Organic resin layer The organic resin layer 5 is a layer containing an organic resin, and improves the adhesion between the
有機樹脂層5の有機樹脂の種類は、素形材4と水素結合する官能基(水素結合性官能基)を有し、ホットメルトフィルム6に対する融着性を有するものであれば、特に限定されない。前記の水素結合性官能基の例には、カルボキシル基およびアミノ基が含まれる。水素接合性官能基を有し、ホットメルトフィルム6との融着性も有する樹脂としては、酸変性ポリプロピレン系樹脂やポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂があり、これらは特に融着性が高い。また、その他にポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などが含まれる。これらの樹脂は、単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
The kind of the organic resin of the organic resin layer 5 is not particularly limited as long as it has a functional group (hydrogen-bonding functional group) that forms a hydrogen bond with the
4.熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック
熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3は、前述のように熱伝導材7を熱可塑性プラスチック8内に一定量混合された状態になっており、板状だけでなく絞り形状などの加工形状としても良い。熱可塑性プラスチック8としては、熱可塑性能があれば、特に限定されない。例えば、酸変性ポリプロピレン系樹脂やポリカーボネートユニット含有ポリウレタン樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などが含まれる。これらの樹脂は、単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。また、熱伝導材7も、特に限定されないが、アルミニウムや銅などの金属や無機材料や有機材料の表面に金属をめっきした物質が使用でき、形状としては粒子状や線状、箔状などが使用できる。
4). Thermoplastic containing heat conducting material The thermoplastic 3 containing heat conducting material is in a state where a certain amount of the
5.ホットメルトフィルム
ホットメルトフィルム6の種類は、熱可塑性樹脂組成物の延伸または押出し成形などの既存方法で作製され、加熱により溶融して種々の部材と接合力を発現する成分で構成されるフィルムまたはシート状のものであれば、特に限定されない。例えば、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系などが適用できる。
5. Hot-melt film The type of hot-
1.塗装素形材の作製
(1)素形材
素形材4として、片面当りのめっき付着量が45g/m2の溶融Zn−6質量%Al−3質量%Mg合金めっき鋼板を使用した。このめっき鋼板の基材は、冷間圧延鋼板(SPCC)である。また、この素形材4の寸法は、幅200mm、長さ200mm、板厚0.8mmである。
1. Preparation of Painted Shaped Material (1) Shaped Material As the shaped
(2)有機樹脂塗料の調製
有機樹脂のエマルジョン、ポリエチレンワックスおよび架橋剤を水に添加して不揮発成分が20質量%の有機樹脂塗料を調製した。有機樹脂のエマルジョンには、ウレタン系樹脂のエマルジョン、ポリプロピレン系樹脂のエマルジョン(アデカボンタイターHUX−386:株式会社ADEKA)を用いた。ウレタン系樹脂のエマルジョンには、市販のポリカーボネートユニットを含有するポリウレタン樹脂のエマルジョンを用いた。ポリプロピレン系樹脂のエマルジョンには、市販の酸変性ポリプロピレン樹脂エマルジョン(ハードレンNZ−1005:東洋紡株式会社)を用いた。
(2) Preparation of organic resin paint Organic resin emulsion, polyethylene wax and crosslinking agent were added to water to prepare an organic resin paint having a nonvolatile component of 20% by mass. As the organic resin emulsion, an urethane resin emulsion and a polypropylene resin emulsion (Adekabon titer HUX-386: ADEKA Corporation) were used. For the urethane resin emulsion, a polyurethane resin emulsion containing a commercially available polycarbonate unit was used. A commercially available acid-modified polypropylene resin emulsion (Hardlen NZ-1005: Toyobo Co., Ltd.) was used for the polypropylene resin emulsion.
(3)有機樹脂層の形成
前記の素形材4を液温40℃、pH12のアルカリ脱脂水溶液(SD−270:日本ペイント株式会社)に1分間浸漬して、表面を脱脂した。次いで、脱脂した素形材4の表面に上記(2)で調製した有機樹脂塗料をロールコーターで塗布し、到達温度が150℃となるように熱風乾燥機で乾燥させて、有機樹脂層5を形成した。有機樹脂層5の付着量は、有機樹脂塗料の種類に係わらず約1.2g/m2であった。こうして、塗装素形材2を得た。
(3) Formation of organic resin layer The above-mentioned
2.熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック
熱可塑性プラスチック8としては、上記「1.(2)」の有機樹脂塗料と同じ有機樹脂とし、この有機樹脂内に平均粒径3μmの銅粒子を10、20、40体積%含有した。寸法は、幅200mm、長さ200mm、厚さ0.3mmである。
2. Thermoplastic Plastic Containing Thermal Conductive Material The thermoplastic plastic 8 is the same organic resin as the organic resin paint of “1. (2)”, and copper particles having an average particle diameter of 3 μm are placed in the organic resin as 10 and 20 , 40% by volume. The dimensions are a width of 200 mm, a length of 200 mm, and a thickness of 0.3 mm.
3.ホットメルトフィルムの種類
ホットメルトフィルム6としては、ポリウレタン系で厚さが70μm、融点が110℃のSHM107−PUR(シーダム株式会社)と、ポリプロピレン系で厚さが40μm、融点が139℃のアドマーQE060(三井化学東セロ株式会社)を用いた。
3. Types of Hot Melt Films As the
4.塗装素形材と熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチックとの接合方法
上記の「2.」の熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3を上記「1.」の塗装素形材2に重ね合せ、加熱した金型で加圧して接合した。熱融着条件は、加圧力が1MPa、温度が150℃、加熱後の金型保持時間が5秒である。また、上下の金型寸法は、幅250mm、長さ250mm、高さ20mmの矩形状である。ホットメルトフィルム6を挿入した複合体1の場合も、熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3と塗装素形材2の間にホットメルトフィルム6を挿入しただけで、熱融着条件は上記と同じである。
4). Method of joining a coating raw material and a thermoplastic plastic containing a heat conductive material The
5.放熱性の評価方法
表1に上記の「1.」〜「4.」で作製した複合体1を示す。比較例としては、熱伝導材7を添加していない熱可塑性プラスチック8を塗装素形材2に接合したものとした。放熱性の評価は、各複合体1の塗装素形材2側からヒーターで加熱し、塗装素形材2の加熱表面が80℃となった際の、熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3あるいは熱可塑性プラスチック8の表面の温度を測定した。この際に熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック3あるいは熱可塑性プラスチック8の表面の温度が、70℃以上は「○」で合格、70℃未満は「×」で不合格とした。
5. Evaluation method of heat dissipation Table 1 shows the composite 1 produced in the above-mentioned "1." to "4." As a comparative example, a thermoplastic plastic 8 to which no
上記「5.」で評価した放熱性の結果も表1に示した。本発明の複合体1は、何れも十分な放熱性を示して合格であったが、比較例の複合体は熱可塑性プラスチック8の表面の温度が70℃未満で不合格であった。
The results of heat dissipation evaluated in “5.” are also shown in Table 1. The
本発明の複合体は、優れた放熱性を有していることから、情報端末機器や自動車用コントロールユニットなど電子機器の部品に好適である。 Since the composite of the present invention has excellent heat dissipation, it is suitable for parts of electronic equipment such as information terminal equipment and automobile control units.
1・・・複合体
2・・・塗装素形材
3・・・熱伝導材を含有した熱可塑性プラスチック
4・・・素形材
5・・・有機樹脂層
6・・・ホットメルトフィルム
7・・・熱伝導材
8・・・熱可塑性プラスチック8
DESCRIPTION OF
Claims (7)
3. A composite of a heat-dissipating thermoplastic plastic and a coating raw material according to claim 1, wherein at least one of the coating raw material and the thermoplastic plastic has a flat plate shape. .
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018023500A JP2019136973A (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Composite body having heat dissipation property |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018023500A JP2019136973A (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Composite body having heat dissipation property |
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