JP5413842B2 - 導電性プレコートアルミニウム合金板 - Google Patents
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特許文献1及び特許文献2には、りん化鉄、グラファイト、カーボンブラック等の導電性物質を所定割合含む有機皮膜が形成された複合被覆アルミニウム板が示されている。
特許文献3には、金属酸化物を含有する塗膜が形成された導電性プレコート金属板が示されている。
特許文献4には、カーボンブラックを所定割合含有する有機樹脂層が形成されたアルミニウム合金板が示されている。
特許文献9、特許文献10、特許文献11においては、Ni微粒子を塗膜中に含有させたアルミニウム板が提案されている。
特許文献12においては、Zrを含有した樹脂皮膜を有するアルミニウム板が提案されている。
そこで、導電物質自身が導通し、かつ、極めて薄い膜厚でも保持されるくらいの極微粒子が必要となってくる。さらに、樹脂皮膜自身もミクロ的に均一に極薄膜になる性質の膜が必要となってくる。
また、導電性プレコートアルミニウム合金板は、例えば筐体等の材料として使用されることが多い。そして、筐体等の用途においては、人の目に触れる機会が多いため、疵や指紋付着等による外観劣化を抑える必要がある。
該導電層は、アクリル樹脂とウレタン樹脂とからなる合成樹脂、及び該合成樹脂中に分散された一次粒子径5nm〜80nmのコロイダルシリカからなり、
上記導電層におけるアクリル樹脂の含有量をA重量部、ウレタン樹脂の含有量をB重量部とすると、A/(A+B)=1/20〜2/3を満足し、
上記導電層全体の乾燥重量を100重量部とすると、上記導電層は、上記合成樹脂を10〜99重量部、上記コロイダルシリカを1〜90重量部含有し、
上記導電層の膜厚Tは0.05μm〜1.0μmであり、
上記基板の表面粗さRaは0.1μm〜0.8μmであり、
上記導電層の膜厚Tと上記基板の表面粗さRaとの比(T/Ra)は0.07〜4.0であることを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板にある(請求項1)。
そのため、上記導電性プレコートアルミニウム合金板の導電性をより一層向上させることができる。
上記導電層は、アクリル樹脂及びウレタン樹脂からなる合成樹脂を含有する。
上記導電層において、アクリル樹脂は導電層の硬さを得るための必須成分であり、ウレタン樹脂は導電層の展伸性を得るための必須成分である。
A/(A+B)が1/20未満の場合には、ウレタン樹脂に対するアクリル樹脂の含有量が少なすぎて、耐疵付き性が不十分になるおそれがある。一方、2/3を超える場合には、ウレタン樹脂に対するアクリル樹脂の含有量が多すぎて、プレス加工時に塗膜割れが発生し易くなる。
上記コロイダルシリカとは、表面に水酸基が結合した無定形シリカ粒子である。
原料状態のコロイダルシリカは、負に帯電した無定形シリカ粒子が水中に分散したコロイド粒子である。粒子の表面には−SiOH基、−OH − イオンが存在し、アルカリイオンにより電気二重層が形成され、粒子間の反発によりコロイダルシリカ溶液は安定な状態となっている。上記導電層におけるコロイダルシリカは、原料状態のコロイダルシリカが焼成されたものである。
凝集前の分散状態にある粒子1個1個を一次粒子というが、上記一次粒子径とはその一次粒子の直径のことである。ちなみに凝集後の粒子を二次粒子といい、二次粒子の直径を二次粒子径という。
上記コロイダルシリカの一次粒子径が5nm未満の場合には、電気抵抗が大きくなって導電性が低下するおそれがある。一方、上記コロイダルシリカの一次粒子径が80nmを超える場合には、化成皮膜と塗膜との間の密着性が低下するおそれや、耐指紋性が低下するおそれがある。
上記の各直径は、コロイダルシリカを乾燥し、BET法(比表面積測定法)を用いて比表面積を求め、重量と密度から逆算することにより求めることができる。
コロイダルシリカは、少量でも含有されていれば導電性の向上効果を発現することができる。実際には、所望の効果を得るために、コロイダルシリカの含有量は、導電層全体の乾燥重量を100重量部とした場合、上述のごとく1重量部以上が好ましく、5重量部以上がより好ましい。
また、導電性は向上するものの化成皮膜と導電層との密着性が低下するおそれがあるという理由から、コロイダルシリカの含有量の上限は、導電層全体の乾燥重量を100重量部とした場合、上述のごとく90重量部である。また、それ以上含有させても効果が飽和するという観点から、上述のごとく60重量部以下が好ましく、40重量部以下がより好ましい。
上記導電層の膜厚Tが1.0μmを超える場合には、上記導電層の電気抵抗が大きくなって導電性が低下すると共に、プレス成形性等の塗膜の成形性が低下するおそれがある。なお、上記膜厚Tの下限値は、耐食性を維持するという理由から0.05μmとした。
上記基板の表面粗さRaが0.1μm未満の場合には、工業的に生産が困難な他、導電性が低下するおそれがある。一方、表面粗さRaが0.8μmを超える場合には、上記導電層が基板を覆いきれない塗膜切れ現象が発生し、耐食性やプレス加工性、耐疵付き性、耐指紋性等が低下するおそれがある。
上記T/Raが0.07未満の場合には、耐食性、プレス加工性、耐疵付き性、及び耐指紋性が低下するという問題があり、一方、上記T/Raが4.0を超える場合には、工業的に生産が困難な他、導電性が低下するという問題がある。
この場合には、さらに上記導電性プレコートアルミニウム合金板の導電性を向上することができ、耐疵付き性を向上することができる。
界面活性剤としては、例えば、1価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物、1価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物のハイドロカルビルエーテル、1価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物の脂肪酸エステル、カルボン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸塩、脂肪酸アルカノールアミド等を用いることができ、これらの中から選ばれる1種を単独で用いても良いし、異なる構造を有する2種以上の混合物を用いても良い。
ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。
また、潤滑性、水による除去性の点より、上記アルコールとしては、炭素数12〜18の範囲のものが好ましい。
炭素数2〜6のアルキレンオキサイドとしては、具体的には、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−エポキシブタン(α−ブチレンオキサイド)、2,3−エポキシブタン(β−ブチレンオキサイド)、1,2−エポキシ−1−メチルプロパン、1,2−エポキシヘプタン等が挙げられる。
また、水酸基を2〜6個有する多価アルコールにアルキレンオキサイドを付加させる際は、すべての水酸基に付加させてもよいし、一部の水酸基にのみ付加させてもよい。
炭化水素基としては、たとえば、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、及びアリールアルキル基等がある。
この場合には、インナーワックスの存在によって、表面の摩擦係数が低減し、耐疵付き性向上や成形性の向上を図ることができ、また、油分や水分の接触角低減や、耐指紋性向上等を図ることができる。
ここで、上記合成樹脂としてポリエチレンを用いる場合には、上記インナーワックスとしてポリエチレンを使用せず、ポリエチレンではないラノリン、カルナバ等を用いることが好ましい。
この場合には、さらに上記導電性プレコートアルミニウム合金板の導電性を向上させることができる。
この場合には、導電性を必要とする様々な用途に好適に利用することができる。
また、上記異なる20箇所は、A4版の試料の端部から30mm内側において、満遍なくばらつかせた20箇所とする。
また、上記異なる20箇所の表面部位の電気抵抗の平均値が10Ωを超える場合も、電磁波シールド性が悪い部分が生じるおそれがある。
上記導電層の表面の表面粗さRaが0.05μm未満の場合には、耐疵付き性や耐指紋性が低下するおそれがあり、一方、0.6μmを超える場合には、粗さの山の頂上部の膜厚が薄くなり易い傾向にあり、耐食性が劣化するおそれがある。
また、高強度の導電性プレコートアルミニウム合金板が得られるという理由から、上記基板は、Mgを1.0〜5.0質量%含有することが好ましい(請求項6)。
なお、上記クロメート処理やノンクロメート処理等の化成処理方法には、反応型及び塗布型があるが、本発明においてはいずれの手法が採用されても何ら差し支えない。
この場合には、上述した優れた導電性、耐疵付き性、及び耐指紋性等を生かして、優れた電気機器用筐体あるいは電子機器用筐体を得ることができる。
本例は、本発明の導電性プレコートアルミニウム合金板にかかる実施例及び比較例について説明する。
本例では、化成皮膜、導電層の構成等を変化させて、本発明品として、後述の表2に示す21種類の導電性プレコートアルミニウム合金板(試料E1〜試料E21)と、比較品として、後述の表3に示す12種類の導電性プレコートアルミニウム合金板(試料C1〜試料C12)を作製し、種々の性能評価試験を実施した。
以下、これを詳説する。
試料C1〜試料C12についても、その基本的な構成は試料E1〜試料E21と同様である。
化成処理aは、リン酸クロメート処理によって、クロム量が20mg/m2となるように反応型クロメート皮膜を形成するものである。具体的には、化成処理液に試料を浸漬するどぶ漬け法により化成処理を行い、その後、約100℃の雰囲気で乾燥させた。
化成処理dは、塗布型ジルコニウム処理によって、ジルコニウム量が20mg/m2となるように塗布型ノンクロメート皮膜を形成するものである。処理方法は上記化成処理cと同様である。
表2及び表3における、合成樹脂含有量、コロイダルシリカ含有量、界面活性剤含有量、インナーワックス含有量は、乾燥後の導電層全体の重量100重量部に対する重量である。
また、界面活性剤としては、オキシエチレンパルミチン酸ブチルエステル、ナトリウムスルホネートの2種類を用いた。
表2及び表3において、
オキシエチレンパルミチン酸ブチルエステル:EO、
ナトリウムスルホネート:NSと示した。
表2及び表3において、
ポリエチレン:PE、
カルナバ:CAと示した。
<導電性>
導電性は、針状電極法により、A4版の試料の端部から30mm内側において、満遍なくばらつかせた20箇所の表面部位の電気抵抗値を測定することにより評価した。針状電極法は、φ0.2mmの球面状の針先を有する純銅製の針を、導電層の表面に載せ、針先が導電層を貫通することのない荷重を針に付与し、この状態で、脱膜して露出させた基板と針との間を導通させることにより、針先が接触している部分の導電層の電気抵抗値を測定する方法である。本例では、針に付与する荷重を一律10gとして行った。評価が3点以上の場合を合格、2点以下の場合を不合格とした。
5点:測定した電気抵抗値が30Ω以下を示した割合が100%の場合。
4点:測定した電気抵抗値が30Ω以下を示した割合が80%以上100%未満の場合。
3点:測定した電気抵抗値が30Ω以下を示した割合が50%以上80%未満の場合。
2点:測定した電気抵抗値が30Ω以下を示した割合が30%以上50%未満の場合。
1点:測定した電気抵抗値が30Ω以下を示した割合が10%以上30%未満の場合。
0点:測定した電気抵抗値が30Ω以下を示した割合が10%未満の場合。
プレス加工性は、図2に示されるように、各試料50に対して、それぞれ曲げ加工を繰り返して行い、曲げ加工部の導電層の塗膜割れが消滅する曲げ回数で評価した。
評価点は5段階とし、曲げ回数1回の場合を5点、曲げ回数2回の場合を4点、曲げ回数3回の場合を3点、曲げ回数4回の場合を2点、曲げ回数5回の場合を1点とした。評価点が3点以上の場合を合格、評価点が2点以下の場合を不合格とした。
耐食性は、試料の導電層の表面から、カッターナイフを用いてクロスカットを入れ、JIS K5400に規定された塩水噴霧試験に準拠し、噴霧時間を720時間として行った後、試料の外観を観察した。
評価点は5段階とし、外観上変化がない場合を5点、0.5mm未満の塗膜膨れがあった場合を4点、0.5mm以上1mm未満の塗膜膨れがあった場合を3点、1mm以上3mm未満の塗膜膨れがあった場合を2点、3mm以上の塗膜膨れがあった場合を1点とした。評価点が3点以上の場合を合格、評価点が2点以下の場合を不合格とした。
耐疵付き性は、図3に示されるバウデン試験にて行った。即ち、荷重100gで直径1/4インチの硬球51を、サンプル台59上に載置した試料50の導電層の表面において摺動させ、塗膜破れが発生した際の摺動回数にて評価した。
評価点は5段階とし、摺動回数100回以上の場合を5点、摺動回数75回以上100回未満の場合を4点、摺動回数50回以上75回未満の場合を3点、摺動回数25回以上50回未満の場合を2点、摺動回数25回未満の場合を1点とした。評価点が3点以上の場合を合格、評価点が2点以下の場合を不合格とした。
耐指紋性は、各試料を50mm×50mmの面積に切り出し、その半分の面積に10mg/dm2の量のワセリンを塗布し、全体をエタノール中に1回漬けて引き上げ、その後、ワセリンの残存面積を目視観察した。
評価点は5段階とし、残存無しの場合を5点、1/4残存の場合を4点、1/2残存の場合を2点、3/4残存の場合を2点、全面残存の場合を1点とした。評価点が3点以上の場合を合格、評価点が2点以下の場合を不合格とした。
耐溶剤性は、1ポンドハンマーにウエスを5重に被せ、トリクロロエチレンを染み込ませ、各試料の導電層の表面に乗せて50mm長さを繰り返し摺動させ、何回目で塗膜表面が溶解し変色するかを観察した。
評価点は5段階とし、10回以上の場合を5点、7回以上10回未満の場合を4点、5回以上7回未満の場合を3点、2回以上5回未満の場合を2点、1回の場合を1点とした。評価点が3点以上の場合を合格、評価点が2点以下の場合を不合格とした。
総合評価は、上記導電性、プレス加工性、耐食性、耐疵付き性、耐指紋性、耐溶剤性の全ての項目が合格である場合を合格(評価○)とし、上記導電性、プレス加工性、耐食性、耐疵付き性、耐指紋性、耐溶剤性のいずれかの項目で不合格である場合を不合格(評価×)とした。
具体的には、試料C1は、アクリル樹脂の含有量が多すぎるため、プレス加工性が劣っていた。
試料C2は、ウレタン樹脂の含有量が多すぎるため、耐疵付き性が劣っていた。
試料C3は、導電層の膜厚が小さすぎるため、プレス加工性、耐食性、耐疵付き性、耐指紋性、及び耐溶剤性が劣っていた。
試料C4は、導電層の膜厚が大きすぎるため、導電性が劣っていた。
試料C5は、基板の表面粗さが小さすぎるため、導電性が劣っていた。
試料C7は、T/Raが小さすぎるため、プレス加工性、耐食性、耐疵付き性、耐指紋性、及び耐溶剤性が劣っていた。
試料C8は、T/Raが大きすぎるため、導電性が劣っていた。
試料C9は、コロイダルシリカの一次粒子径が小さすぎるため、導電性が劣っていた。
試料C10は、コロイダルシリカの一次粒子径が大きすぎるため、耐食性、耐指紋性、及び耐溶剤性が劣っていた。
また、試料C11及び試料C12は、いずれもコロイダルシリカを含有しておらず、導電性が劣っていた。
2 基板
3 化成皮膜
4 導電層
Claims (7)
- アルミニウム合金板よりなる基板と、該基板の片面又は両面に形成した化成皮膜と、該化成皮膜上に形成した導電層とよりなり、
該導電層は、アクリル樹脂とウレタン樹脂とからなる合成樹脂、及び該合成樹脂中に分散された一次粒子径5nm〜80nmのコロイダルシリカからなり、
上記導電層におけるアクリル樹脂の含有量をA重量部、ウレタン樹脂の含有量をB重量部とすると、A/(A+B)=1/20〜2/3を満足し、
上記導電層全体の乾燥重量を100重量部とすると、上記導電層は、上記合成樹脂を10〜99重量部、上記コロイダルシリカを1〜90重量部含有し、
上記導電層の膜厚Tは0.05μm〜1.0μmであり、
上記基板の表面粗さRaは0.1μm〜0.8μmであり、
上記導電層の膜厚Tと上記基板の表面粗さRaとの比(T/Ra)は0.07〜4.0であることを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。 - 請求項1に記載の導電性プレコートアルミニウム合金板において、上記導電層は、さらに、上記導電層全体の乾燥重量を100重量部とした場合、界面活性剤を0.1重量部〜10重量部含有することを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。
- 請求項1又は2に記載の導電性プレコートアルミニウム合金板において、上記導電層は、さらに、上記導電層全体の乾燥重量を100重量部とした場合、インナーワックスを0.05重量部〜50重量部含有することを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性プレコートアルミニウム合金板において、上記導電層は、さらに、上記導電層全体の乾燥重量を100重量部とした場合、一次粒子径が5〜100nmのナノカーボン粒子を0.01重量部〜10重量部含有することを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性プレコートアルミニウム合金板において、針状電極法により上記導電層の異なる20箇所の表面部位の電気抵抗を測定した際に、10箇所以上の表面部位の電気抵抗が30Ω以下であり、かつ、上記20箇所の表面部位の電気抵抗の平均値が10Ω以下であることを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性プレコートアルミニウム合金板おいて、上記基板は、Mgを1.0〜5.0質量%含有するアルミニウム合金板よりなることを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性プレコートアルミニウム合金板において、上記導電性プレコートアルミニウム合金板は、電気機器用筐体あるいは電子機器用筐体に用いられることを特徴とする導電性プレコートアルミニウム合金板。
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