JP4634747B2 - 放熱性に優れた高機能樹脂被覆アルミニウム材 - Google Patents

Description

本発明は、内部で熱を発生する電子部品、家電製品等の筐体や放熱板、反射板等の材料として好適であり、加工性と放熱性、またさらに導電性や光の反射性に優れた高機能樹脂被覆アルミニウム材、該樹脂被覆アルミニウム材を用いて製造した電気製品の筐体に関する。

電子機器の小型化、高性能化に伴い、これらの電子部品から放出される熱が、狭い空間に蓄積されることが多くなり、該空間からの排熱が問題となってきている。つまり、電子機器内の発熱による機器内部の高温化は、精密な電子機器本体の性能を損なうおそれがあるため、熱を効率良く外部へ排出することが重要な課題となっている。

例えば、パーソナル・コンピュータ（パソコン）の場合、近年の著しい小型化、演算速度の上昇によって、ＣＰＵからの筐体内部容積当たりの発熱量は大幅に増大しており、その熱の筐体内部からの排出が大きな課題となっている。通常、筐体内からの熱の排出のためにファンが設けられているが、冷却量の向上のためファンの回転数を上げて排出風量を増大させると、振動や騒音が大きくなるという問題がある。この場合、パソコンの筐体表面からの赤外線等の放射による排熱量を増すことができれば、ファンの回転数を増大させることなく内部で発生した熱を速やかに外部に放散することができることになる。

このため、発熱量の多い表示装置に適する材料として、アルミニウム合金板等の一面に白色塗装を施して反射面とし、他方の面に陽極酸化処理を施して放熱面とする放熱性に優れたアルミニウム合金反射板の提案（特許文献１）がある。
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。

また、低コストで加工性、放熱性の良い材料として、金属等からなる基材表面に外層塗膜と内層塗膜とを備え、前記内層塗膜が熱放射率が７０％以上の顔料を内層塗膜の乾燥質量に対して０．０３〜７０質量％含有する塗膜である熱放射性表面処理材の提案（特許文献２）がある。
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。

更に、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としては、従来から精密な電子機器本体の性能を損なわない電気特性（アース性、シールド性）を具備することが要求されており、かかる材料として、表面に樹脂被覆を施した金属板において、樹脂層がポリエステル系、エポキシ系、フェノール系、アルキド系の１種または２種以上からなり、厚さ０．１〜１０μｍで、最大長径の平均値が０．１〜１００μｍの球状、スパイク球状、又は鱗片状の互いに独立した単体粒子及びニッケル粒子が互いに結合した鎖形ニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種のニッケル粉末を、樹脂１００質量部に対し２〜６０質量部含有している電子機器部品用樹脂被覆金属板（特許文献３）、あるいはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、およびウレタン系樹脂の群から選ばれる少なくとも１種を樹脂成分とし、水分１〜５０質量％、および、潤滑剤０.１〜２０質量％を含有し、かつ厚みが０.０５〜５μｍである樹脂皮膜で、金属板の表面が被覆されている電気電子機器用の金属板材（特許文献４）の提案等がなされている。

また、帯電防止性（表面導電性）、プレス加工において塗膜割れや塗膜剥離の発生の防止を目的とした両面プレコートアルミニウム板として、アルミニウム板の一方の面に、第一の有機樹脂系塗料を塗布して、硬化させることにより、潤滑性塗膜が形成されている一方、他の面に、導電性物質を含有せしめた第二の有機樹脂系塗料を塗布して、硬化させることにより、導電性塗膜が形成されているプレス成形性及び導電性に優れた両面プレコートアルミニウム板（特許文献５）の提案、あるいは導電性、放熱性、成形性、耐指紋性及び耐傷つき性に優れた電子機器用アルミニウム板として、基材としてのアルミニウム板として、中心線平均粗さＲａが０．２〜０．６μｍであるアルミニウム板を用い、これにＣｒまたはＺｒとして１０〜５０ｍｇ／ｍ２の耐食性皮膜（化成皮膜）、１〜２５質量％の潤滑剤を含有する平均膜厚０．０６〜０．３μｍ樹脂皮膜を形成し、且つアルミニウム板の凹凸が樹脂皮膜の表面に露出している電子機器用アルミニウム板（特許文献６）の提案がある。
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。

しかし、近年の電子機器の小型化、高機能化に伴い先述のように電子部品から放出される熱が多くなり、上記電子機器部品用材料では、筐体内部の熱が筐体内にこもり、精密な電子機器本体の性能を損なってしまう問題が起こっている。熱放射性樹脂皮膜の膜厚を厚くすることによって放熱性を向上させることが可能であるが、膜厚を厚くすると電気絶縁性の樹脂成分に導電性付与成分が十分に被覆されてしまい導電性が低下する傾向になるため、導電性と放熱性の両立は非常に困難であった。

特開平５−２４１１４８号公報 特開２００２−２２８０８５号公報 特開２００１−２０５７３０号公報 特開２００２−２７５６５６号公報 特開２００３−２８６５８５号公報 特開２００３−３１３６８４号公報

本発明は、良好な加工性と放熱性の両方を具備する樹脂被覆アルミニウム材、また良好な導電性と放熱性の両方を具備する樹脂被覆アルミニウム材、該樹脂被覆アルミニウム材を用いて製造した電気製品の筐体に関する。

本発明者らは鋭意研究の結果、アルミニウム材上に化成皮膜を設け、その上に、熱硬化性樹脂、グラファイト粉末を含有する樹脂皮膜を設けることにより、放熱性を低下させずに加工性を向上し得ることを見出し、さらにニッケル粉末を含有させることにより、導電性を低下させずに放熱性を向上し得ることを見出した。そして、さらに実験を重ねてそれらの適正量を見出し本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は以下の発明からなる。
［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。

［２］片面に上記[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を設けた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。
［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。

［４］上記［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。
［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。

本発明の高機能樹脂被覆アルミニウム材は、良好な熱の放射性、表面潤滑性があるための耐プレス加工性に優れ、かつ耐食性、導電性、反射性にも優れた材質であり、パソコン、エアコンの室内機や室外機のラジエター、冷蔵庫などの家電製品など熱の放散が必要とされる電子機器や家電製品の筐体の材料として極めて有効である。またアース性、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。特に電子部品、筐体用放熱板、反射板として好適に使用される。

本発明において、基材のアルミニウム材は特に限定されるものでないが、筐体を形成・保持するに足る強度を有し、また絞り加工、曲げ加工時において充分なプレス成形加工性を有することから１０００系、３０００系、５０００系のアルミニウム板が好ましい。

前記アルミニウム材上に設ける化成皮膜は、塗布型と反応型があり、特に制限されないが、本発明においてはアルミニウムと樹脂皮膜（「塗膜」ということあり）の両方に密着性が良好な反応型化成皮膜を用いる。反応型化成皮膜とは、具体的にはリン酸クロメート、クロム酸クロメート、リン酸ジルコニウム、リン酸チタニウムなどの処理液で形成される皮膜である。特にリン酸クロメート処理皮膜が、コスト、汎用性の点で好ましく、前述の特許文献１のようにアルミニウム材上に直接放熱性皮膜（陽極酸化皮膜）を設けるよりも、アルミニウムと樹脂皮膜層の間に化成皮膜を設けることにより、塗膜密着性が格段に向上し、その結果放熱性皮膜のクラックの発生を防止し、加工性が向上できる。

前記化成皮膜上に設ける熱硬化性樹脂皮膜は、一般的にプレコートメタルに使用されるものであれば特に制限されず、例えばエポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン架橋タイプポリエステル系樹脂、イソシアネート架橋タイプポリエステル系樹脂などをベースとした塗料であって、特に５〜１２μｍの赤外線領域で優れた赤外吸収（放射）性を示すメラミン架橋タイプポリエステル系樹脂を使用すると、さらに放熱性が向上する。

本発明では、「放熱性」とは、熱伝導による冷却とは異なるものを言う。すなわち、熱を吸収して温度が上昇すると赤外線放射向上材である樹脂あるいはグラファイトはそれを構成している分子や原子は励起状態になる。しかし励起状態は不安定な状態のため分子や原子はエネルギーを赤外線の形で放出し安定な状態に戻ろうとする。このときに放出されるエネルギーのために樹脂あるいはグラファイトは温度が低下することになる。この様な放熱のメカニズムであり、伝熱の場合の異なる挙動を意味している。

電子機器からの放射熱はプランクの分布則に従い、波長８〜１０μｍにピークを有しており、赤外線領域の熱放射性を向上させることが放熱性の向上に有効であることから、これらの樹脂を用いることによって放熱性が向上する。
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。

前記ポリエステル系樹脂は、加工性と塗装性の点から数平均分子量が８０００〜２５０００のものが好ましい。つまり、数平均分子量が小さいと塗膜の可撓性が低下することによる曲げ加工性の低下、また数平均分子量が大きいと塗料粘度の急激な上昇による塗装性の低下が起こる場合がある。また、ガラス転移温度については加工性と塗膜硬度の点から−１０〜７０℃のものが好ましい。ガラス転移温度がこれより低いと塗膜硬度が低下し柔らかくなることによりプレス成形など加工時に傷の発生が、またガラス転移温度がこれより高いと塗膜の柔軟性低下により曲げ加工性の低下が起こる場合がある。

架橋剤である前記メラミン系樹脂には、メチル化メラミン系樹脂、ブチル化メラミン系樹脂などがあるが、加工性の点からメチル化メラミン系樹脂が好ましい。
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。

前記樹脂被覆アルミニウム板材の熱硬化性樹脂皮膜の厚さは、グラファイト粉末の含有量、板材の加工性、放熱性の関係によって選択することが必要となる。
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。

該グラファイト粉末含有量が、熱硬化性樹脂１００質量部に対し、２０質量部より大きいとき、或いは皮膜厚さが４０μｍを超えるときには、皮膜の割れや剥離が起きやすくなり曲げ加工性が低下する。一方皮膜厚さを５μｍ以下にするときは、熱硬化性樹脂１００質量部に対し、グラファイト粉末含有量が２０質量部を超える割合を配合しても皮膜の割れや剥離が起きないことを見出した。この皮膜の柔軟性は、熱硬化性樹脂１００質量部に対し、グラファイト粉末含有量２０質量部及び皮膜厚さ５μｍが境界になっているようである。

従って、放熱性を重視する場合には、熱硬化性樹脂１００質量部に対しグラファイト粉末含有量を１〜２０質量部を配合した樹脂組成物を塗布し、塗膜厚さを５を超え４０μｍ以下の皮膜とすることが好ましい。一方この樹脂組成で、膜厚を薄くし、皮膜割れや剥離を少なくした加工性の良いアルミニウム板材とするときは、樹脂皮膜の基材（化成皮膜）との密着性、柔軟性は確保できるが、膜厚が薄くなるほど、赤外線放射性向上剤であるグラファイトの絶対量が少量となり、このために放熱性が低下する。従って放熱性重視の場合は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して平均粒径３０μｍ以下のグラファイト粉末を１〜２０質量部含有している、膜厚５μｍを超え４０μｍ以下の熱硬化性樹脂皮膜を最外層に設けてある樹脂被覆アルミニウム板が好ましい。

膜厚が５μｍを超え４０μｍ以下の場合、熱硬化性樹脂皮膜には、熱硬化性樹脂１００質量部に対して１〜２０質量部のグラファイト粉末を含有させることが好ましい。潤滑性付与及び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１質量部未満では樹脂皮膜に対し潤滑性付与と放熱性向上の効果が十分でない。しかし、２０質量部を超えた量を配合しても放熱性向上効果があまりなく、グラファイト添加量増量とともに樹脂の柔軟性が失われ、剥離しやすくなるだけでなくコストが上昇するため、好ましくない。

これに対し、樹脂皮膜厚みを５μｍ以下としたときには、樹脂皮膜の基材（化成皮膜）との密着性、柔軟性は確保できるが、このままでは被覆面積あたりのグラファイトの絶対量が少ないために放熱性が不十分となる。
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。

本発明に使用するグラファイト粉末の大きさは、平均粒径３０μｍ以下が好ましい。平均粒径が３０μｍを超えると、グラファイト粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため曲げ加工性が低下する。特に好ましいサイズとしては、０．１μｍ〜２０μｍである。０．１μｍ未満では、グラファイト粉末の分散性が低下し塗料化が困難となる場合がある。また３０μｍを超えると先述のように加工性が低下する場合がある。

また、グラファイト粉末の種類は特に制限されるものではない。具体的には人造タイプと天然タイプがあり、天然タイプはさらに土状、鱗片状、鱗状などの種類があり、これらの中から１種又は２種以上混合したものでも良い。また、カーボンブラック等を併用してもかまわない。

なお、赤外線放射性顔料としてはグラファイトのほかに、一般にカーボンブラックや鉄マンガン系、銅クロム系などの金属酸化物等が知られているが、カーボンブラックは1次粒子径が「ナノメーター」レベルで表面積が非常に大きいため塗料粘度が急激に上昇し、塗料化が困難となる。一方、鉄マンガン系、銅クロム系金属酸化物は、波長１０μｍ以下の赤外線放射性が劣る。

従って、樹脂皮膜に導電性を要求するときは、樹脂皮膜厚さを５μｍ以下とし、グラファイト粉末と共に熱硬化性樹脂１００質量部に対して１０〜１００質量部の金属粉末、特にコスト、性能のバランスからニッケル粉末を含有させた樹脂組成物を用いることである。樹脂皮膜厚さを５μｍ以下とするのは、電気絶縁性の樹脂成分に導電性付与成分であるニッケル粉末が十分に被覆されてしまい導電性が低下することを防ぐためである。同じ理由から、樹脂皮膜厚さは１．８μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましい。
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。

ニッケル粉末の大きさは、最大長径の平均値を０．５〜１００μｍとする。最大長径の平均値が０．５μｍ未満では、導電性のバラツキが大きく不安定になり導電性が低下する。また、最大長径の平均値が１００μｍを超えると、ニッケル粉末が樹脂層から脱落しやすくなるため曲げ加工性が低下する。また、ニッケル粉末の種類は特に制限されるものではないが、具体的には球状、鎖型、鱗片状などの種類があり、これらの中から１種又は２種以上混合したものでも良い。鎖型、鱗片状のものが特に加工性、導電性ともに良好なので好ましい。

前記樹脂皮膜（塗料が硬化した後）の表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５〜５μｍ、好ましくは０．０７〜２μｍ、より好ましくは０．１〜１μｍである。
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。

表面粗さの調整は、ナイロン系、ＰＴＦＥ系、アクリル系、ウレタン系などの有機系微粒子又はシリカ、ガラスビーズなどの無機系微粒子を塗料に配合することにより行うことが出来る。微粒子の種類としては特に制限されないが、加工時に粒子の脱落が起こりにくい有機系微粒子が好ましく、さらに微粒子自身に潤滑性のあるナイロン系、ＰＴＦＥ系が特に好ましい。

なお、片面が請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱硬化性樹脂皮膜層であり、他の面に白色顔料を含有する白色樹脂皮膜を施し反射面とすることによって反射性と放熱性を両立することができる。この様な樹脂被覆アルミニウム板材は、光に対する面を白色樹脂皮膜とすることにより液晶反射板や照明用反射板用途に用いることが出来る。
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。

また、片面が前記熱硬化性樹脂皮膜層で吸熱面、もう一方の面の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で導電性樹脂皮膜面に接触させた時の電気抵抗値１０Ω以下の導電性樹脂皮膜を施し導電面とすることよって導電性と放熱性を両立することができる。なお、導電性樹脂皮膜を施す方法としては、既述の特開２００１−２０５７３０号報（前記、特許文献３）に記載されているように、ポリエステル系、エポキシ系、フェノール系、アルキド系の１種又は２種以上からなる樹脂に、最大長径の平均値が０．１〜１００μｍのニッケルを樹脂１００質量部に対して２〜６０質量部添加する方法や、特開２００２−２７５６５６公報（前記、特許文献４）に記載されているように、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系樹脂の１種又は２種以上を樹脂成分とし、水分１〜５０質量％および潤滑剤０．１〜２０質量％を含有させる方法などで達成できる。該樹脂被覆アルミニウム板材は、例えば吸熱面を筐体の内面にし、筐体外面を導電面とし、ここでアースを取ることにより帯電防止性、シールド性が必要とされる高度な電気特性を要求される精密電子機器用の筐体に使用できる。

本発明において加工性をさらに向上させる目的で、樹脂に潤滑付与成分を添加しても良い。添加量としては、熱硬化性樹脂１００質量部に対して３０質量部以下であることが好ましい。潤滑性付与成分が３０質量部を超えると耐溶剤性、ブロッキング性、導電性の低下や加工時の塗膜カスの発生などが起こり、電子機器用材料として好適でなくなる。この際に使用される潤滑付与剤の種類としては、ポリエチレンワックス等のオレフィン系ワックス、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂、パラフィン系ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ミツロウ、ラノリン、カルナバワックス等が挙げられる。

本発明に使用する塗料には、塗装性及びプレコート材としての一般性能を確保するために通常の塗料に使用される、溶剤、ツヤ消し剤、レベリング剤、顔料分散剤、ワキ防止剤、潤滑付与剤等を適宜含有させても良い。また、基材との密着性を向上させるためにプライマーを使用しても良い。プライマーについては、特に制限するものではないが、上塗り樹脂塗料と同系統の樹脂、密着性向上としてエポキシ樹脂を配合したものが良い。これに白顔料や黒顔料を配合し着色することも可能であり、特にプライマーも黒色化すると放熱性がさらに向上する。プライマー層を有する場合等も考慮して本発明では、「熱硬化性樹脂皮膜を少なくとも最外層に施した」と言う表現をとった。さらに、請求項１〜４において請求項５や７のように他の片面の樹脂皮膜を規定しない場合は、用途・要求特性により、樹脂皮膜が片面だけに被覆されていても、同一の樹脂皮膜が両面に被覆されていても、別の樹脂皮膜が他の片面に被覆されていても構わない。

以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
［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。

［試験方法］
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）
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。

（潤滑性）
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。

（曲げ加工性）
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。

（テープ試験）
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。

（光反射性）
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ＢａＳＯ_４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。

得られた性能試験結果を表１〜表４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。

表１及び表３に示される結果から明らかなように、実施例１〜１３、１４〜２０は放熱性、潤滑性、曲げ加工性のいずれも良好である。また、実施例２１〜３０は導電性、放熱性、潤滑性、曲げ加工性のいずれも良好である。

一方、比較例１〜１４は、導電性、放熱性、潤滑性、曲げ加工性のいずれかが劣り、電子機器用放熱性樹脂被覆アルミニウム材としては不適当である。

すなわち、比較例１は、熱硬化性樹脂皮膜の膜厚が厚く、皮膜の可とう性が低下し曲げ加工性が劣る。
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４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７は、グラファイト粉末の添加量が多いため、樹脂皮膜が成膜しなくなりグラファイト粉末が樹脂層から脱落し、曲げ加工性が劣る。
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９は、ニッケル粉末の最大長径の平均値が大きいため、樹脂層からニッケル粉末が脱落し、曲げ加工性が劣る。
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１３は、赤外線放射性向上剤のカーボンブラックの添加量が比較的少なめのため（グラファイトのように多量に添加すると塗料粘度が急激に上昇し塗料化困難）、放熱性が劣る。また、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。

次に、片面を先述の方法にて塗装焼付けを行ない実施例２、実施例２０の熱硬化性樹脂皮膜を設け放熱面とし、もう一方の面の化成皮膜上にアクリル系樹脂１００質量部に対して酸化チタンを１２０質量部含有する塗料を塗装焼付けすることにより皮膜厚１１０μｍの白色樹脂皮膜の光反射面を設けた。放熱面は優れた放熱性を示し、光反射面は、全反射率９５％と優れた光反射性を示した。

また、片面を先述の方法にて実施例２、実施例２０の熱硬化性樹脂皮膜を設けて吸熱面とし、もう一方の面の化成皮膜上にエポキシ系樹脂１００質量部に対して最大長径の平均値が１７μｍの鱗片状ニッケル粉末を３０質量部含有する塗料を塗装焼付けすることにより皮膜厚１μｍの導電性樹脂皮膜の導電面を設けた。吸熱面は優れた吸熱性を示し、導電面は、電気抵抗値４Ω以下と優れた導電性を示した。これらの結果を表５に示す。

本発明の高機能樹脂被覆アルミニウム材は、良好な加工性、放熱性、及び表面潤滑性がある樹脂被覆アルミニウム材であるため、耐プレス加工性に優れ、かつ耐食性、導電性、反射性にも優れた材質であり、パソコン、エアコンの室内機や室外機のラジエター、冷蔵庫などの家電製品など、内部で熱を発生する電子部品、家電製品等の筐体や放熱板、反射板等の材料として好適であり、
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。

本発明の樹脂被覆アルミニウム材を模式的に示す断面図である。 本発明の樹脂被覆アルミニウム材を使用した放熱性を評価する装置を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 熱硬化性樹脂皮膜
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)

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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

Images