JP4634747B2 - 放熱性に優れた高機能樹脂被覆アルミニウム材 - Google Patents
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Description
しかし、アルミニウム合金板等に陽極酸化処理を施した場合、陽極酸化処理工程が必要なためコストが高い。更に該陽極酸化皮膜は熱硬化性樹脂皮膜層に比し無機皮膜のため皮膜が非常に脆く且つ硬く、該アルミニウム板の成形加工時に陽極酸化皮膜が割れ易いため、加工性が極めて悪い。
しかし、該赤外線放射性顔料を含む樹脂の塗装を施した材料は、有機皮膜のため無機皮膜と比較すると曲げ加工性が向上するものの、実際の筐体等の加工は加工強度の高いプレス成形等が行なわれるが、該有機皮膜には塗膜表面に潤滑性がないため、加工性が十分とは言えない。その結果、加工部の耐食性が劣るという品質問題、また大きな塗膜割れや傷の場合、商品価値が無くなるため生産性が低下し、コスト上昇を招くなどの問題がある。
なお、プレコートメタルに使用される熱硬化性ポリエステル系樹脂の場合、架橋剤を添加することが行われているが、架橋剤の種類や添加量が適切でないと放熱性が低下する場合があることが研究の結果判明している。
これらの導電性樹脂被覆アルミニウム材等ではある程度、導電性についての要求には対応することができていた。
[1]アルミニウム板の化成皮膜上に、メラミン架橋タイプポリエステル系の熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径2μmのグラファイト粉末を1〜20質量部含有している、膜厚6μm以上40μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてなり、該熱硬化性樹脂皮膜の表面粗さ(Ra)が0.05μm以上5μm以下であることを特徴とする加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
[3]片面に上記[1]に記載の熱硬化性樹脂皮膜層を設け、他の面に白色顔料を含有する白色樹脂皮膜を設けたことを特徴とする反射性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材。
[5]上記[4]に記載の筐体を用いた電子機器または家電製品。
なお、キルヒホッフの法則より熱放射率と熱吸収率は等しく、赤外線の吸収性の高い材料は、赤外線の放射も高い材料であると言える。
前記高分子ポリエステル系樹脂100質量部に対して10〜30質量部のメラミン系樹脂を配合する。メラミン系樹脂が10質量部未満では、塗膜の架橋が不十分であり、曲げ加工性及びその他一般塗膜物性が低下する。また、30質量部を超えると、架橋が進みすぎ塗膜が硬くなり曲げ加工性が低下する。さらにメラミン系樹脂は広範囲の波長域で赤外線放射性(吸収性)が良好なため、好ましくは20〜30質量部の添加が有効である。
一般に、グラファイトは潤滑性があり、赤外線放射性があり、塗膜に放熱性を付与するものである。
従って、樹脂皮膜厚さが5μm以下の場合、樹脂皮膜の放熱性を確保するために、熱硬化性樹脂100質量部に対して20〜100質量部のグラファイト粉末を配合することが必要となる。この結果、樹脂皮膜は、優れた潤滑性を有するだけでなく薄膜とした結果、基材(化成皮膜)との密着性、柔軟性は確保できることになる。樹脂皮膜厚さが5μm以下の場合、赤外線放射性向上剤であるグラファイト粉末の添加量が熱硬化性樹脂100質量部に対して20質量部未満では単位面積あたりの絶対量が少ないため放熱性向上の効果が十分でない。また、熱硬化性樹脂100質量部に対して100質量部を超えると、樹脂組成物が成膜することが困難となり、グラファイト粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため、成形加工性が低下する。
導電性付与剤であるニッケル粉末の添加量が10質量部未満では導電性の効果が十分でない。また、100質量部を超えると樹脂皮膜が成膜が困難となりニッケル粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため成形加工性が低下する。
表面粗度が大きいと表面積が大きくなることにより熱の放射面積が大きくなり、放熱性が向上する。0.05μm未満では表面積の増加が充分でなく放熱性向上の効果が小さい。また、5.0μmを超えると、塗膜外観(意匠性)が損なわれ好ましくない。
白色樹脂皮膜としては、例えば、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂の中から選ばれた少なくとも1種の熱硬化性樹脂100質量部に対して酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウムの中から選ばれた少なくとも1種又は2種以上からなる白色顔料を70〜150質量部含有する皮膜厚30〜150μmの白色樹脂皮膜を用いるのが好ましい。
[サンプルの調製]
アルミニウム板(材質:JIS A5052、板厚:0.5mm)に対し、市販のアルミニウム用脱脂剤にて脱脂処理を行い、水洗後、市販のリン酸クロメート処理液にて下地処理を行い、その上に表1〜4に示す条件で塗料をロールコーターで両面に塗装し、PMT(最高到達板温度)200℃〜250℃にて焼付した。なお、なお実施例11〜13においては、粒径4〜20μmのMMA架橋タイプのアクリルビーズを3〜15質量%添加したものを用い塗膜表面の粗さを調整した。こうして図1に模式的に断面図を示す樹脂被覆アルミニウム材を製造した。図中1は、熱硬化性樹脂皮膜、2は化成皮膜、3はアルミニウム合金板である。
得られた電子機器部品用樹脂被覆アルミニウム材について下記の試験方法にて性能試験を行なった。
(電気抵抗値)
導電性は、四端子法により、銀製のプローブ(直径5mm、先端2.5R)を荷重100gで塗膜面に接触させた時の抵抗値を測定した。そして、◎:4Ω以下、○:4Ωを超え7Ω以下、△:7Ωを超え10Ω以下、×:10Ωを超えるもの、の基準で評価した。なお、電気抵抗値が10Ωを超える場合、電子機器部品にしたときに、所望の電気特性(アース性やシールド性)が得られないため電気抵抗値10Ω以下を使用可能とした。
放熱性は下記の方法で筐体を作製し、筐体表面温度を測定し、◎:28℃以下、○:29〜30℃、○△:31〜32、△:33〜35℃、×:36℃以上、の基準で評価した。
すなわち、得られた樹脂被覆アルミニウム材により、底面が150mm×150mm、高さ100mmの筐体を作製した。作製した筐体を図2に示す。図中4は光源、5は樹脂被覆アルミニウム材、1は熱硬化性樹脂皮膜、3はアルミニウム合金板である。なお図2においては熱硬化性樹脂皮膜とアルミニウム合金板の間にある化成皮膜の表示を省略している。この筐体の内部に光源として60Wの電球を入れて通電し、発光・発熱させ、筐体内部の温度が定常状態となった時点における筐体表面の温度を測定した。
加工性のうち、潤滑性はバウデン式摩擦試験機にて摩擦係数の測定を行い、○:0.10未満、△:0.10以上〜0.15未満であるが使用可能、×:0.15以上で使用不可、の基準で評価した。
加工性のうち、曲げ加工性は評価面を外側にして180度3T曲げを行い、樹脂皮膜層の割れを目視で観察し、◎:塗膜の割れなし、○:非常に軽微な塗膜の割れあるが良好、△:小さな塗膜の割れあるが使用可能、×:大きな塗膜割れあり使用不可、の基準で評価した。
更に、割れ観察後、曲げ部にセロハンテープを密着させ、テープを急激に剥離した際の塗膜の剥れ具合を観察するテープ試験を行い、○:剥離なし、△:軽微の剥離あるが使用可能、×:剥離ありの基準で評価した。
全反射率は、スガ試験機社製多光源分光測色計MSC−IS−2DH(積分球使用、拡散光照明8°方向受光)を用い、波長550nmの光における全反射率(正反射成分を含む)をBaSO4製白板を100とした時の百分率で表した。液晶反射板用として用いるには、全反射率90%以上が望ましく、90%以上を使用可能レベルとした。結果を表5に示す。
表中、実施例4〜9、14〜30は参考例として示す。
表1〜4において、添加量は、熱硬化性樹脂100質量部に対する配合質量部で示す。
比較例2は、グラファイト粉末の平均粒径が大きいため、樹脂層からグラファイト粉末が脱落し、曲げ加工性が劣る。
比較例3は、潤滑性付与剤であるグラファイト粉末の添加量が少ないため、潤滑性が劣る。
比較例5は、赤外線放射性向上剤が潤滑性付与効果のないカーボンブラックであるため、潤滑性が劣る。
比較例6は、赤外線放射性向上剤が潤滑性付与効果のないカーボンブラックであるため、潤滑性が劣る。
比較例8は、導電性付与剤であるニッケル粉末の最大長径の平均値が小さいため、電気絶縁性である樹脂成分にニッケル粉末が十分に被覆され、導電性のバラツキが大きく不安定になり導電性が劣る。
比較例10は、導電性付与剤のニッケル粉末の添加量が少ないため、導電性が劣る。
比較例11は、ニッケル粉末の添加量が多いため、樹脂皮膜が成膜しなくなりニッケル粉末が樹脂層から脱落し、曲げ加工性が劣る。
比較例12は、陽極酸化皮膜が非常に硬いため曲げ加工性が劣り、また皮膜自身に潤滑性がないため、その結果潤滑性が劣る。
比較例14は、赤外線放射性向上剤及び潤滑性付与剤であるグラファイト粉末が添加されていないため放熱性および潤滑性が劣る。
反対面に光反射面または導電性及び放熱性を備えた樹脂被覆としたときはアース性、シールド性、帯電防止性を必要とするCD−ROMなどのドライブケース、パソコン関連機器、計測器などの電子機器部品用材料用の筐体材料としても好適な材料である。
2 化成皮膜
3 アルミニウム合金板
4 光源
5 熱硬化性樹脂被覆アルミニウム材
Claims (5)
- アルミニウム板の化成皮膜上に、メラミン架橋タイプポリエステル系の熱硬化性樹脂100質量部に対して平均粒径2μmのグラファイト粉末を1〜20質量部含有している、膜厚6μm以上40μm以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてなり、該熱硬化性樹脂皮膜の表面粗さ(Ra)が0.05μm以上5μm以下であることを特徴とする加工性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム板材。
- 片面に請求項1に記載の熱硬化性樹脂皮膜層が設けられ、他の面が、化成皮膜上に皮膜厚5μm以下で、四端子法により銀製のプローブ(直径5mm、先端2.5mmR)を、荷重100gで、ニッケル粉末含有導電性樹脂皮膜面に接触させた時の電気抵抗値が10Ω以下の導電性樹脂皮膜が設けられていることを特徴とする導電性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材。
- 片面に請求項1に記載の熱硬化性樹脂皮膜層を設け、他の面に白色顔料を含有する白色樹脂皮膜を設けたことを特徴とする反射性と放熱性に優れた樹脂被覆アルミニウム材。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂被覆アルミニウム板材を用いて製造した電子機器用または家電製品用放熱性に優れた筐体。
- 請求項4に記載の筐体を用いた電子機器または家電製品。
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