JP2008149600A - 樹脂被覆アルミニウム材、これを用いた電子機器用又は家電製品用の筐体、ならびに、この筐体を用いた電子機器又は家電製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム基材と、基材両面に形成した化成皮膜と、化成皮膜の少なくとも一方上に形成した熱硬化性樹脂被膜とを備えた樹脂被覆アルミニウム材であって、熱硬化性樹脂被膜が、ポリエステル系樹脂成分とメラミン系樹脂成分からなる熱硬化性樹脂と、0.1〜30μmの平均粒径を有するグラファイト粉末と、0.5〜100μmの最大長径平均値を有するがニッケル粉末と、カルシウムイオン交換型シリカとを含み、熱硬化性樹脂100重量部に対して、20〜100重量部のグラファイト粉末と、10〜100重量部のニッケル粉末と、3〜60重量部のカルシウムイオン交換型シリカが含有され、熱硬化性樹脂被膜の膜厚が5μm以下である樹脂被覆アルミニウム材。
【選択図】図1
Description
A−1.アルミニウム基材
本発明に用いるアルミニウム基材は特に限定されるものではないが、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十分なプレス成形加工性を有することから1000系、3000系及び5000系のアルミニウム合金板が好ましい。アルミニウム基材としては、0.1〜2.0mm厚さのものが通常用いられる。
アルミニウム基材面に形成する化成皮膜には、塗布型及び反応型の皮膜を用いることができる。塗布型及び反応型の皮膜のいずれでもよく特に制限されるものではないが、アルミニウム基材と樹脂被膜の両方に対して密着性が良好な反応型化成皮膜を用いるのが好ましい。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、リン酸チタニウム等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皮膜が、汎用性、コストの点で好ましい。アルミニウム基材面に熱硬化性樹脂被膜を直接形成するのではなく、アルミニウム基材と熱硬化性樹脂被膜との間に化成皮膜を設けることにより、熱硬化性樹脂被膜の密着性が向上する。これによって、熱硬化性樹脂被膜のクラック発生を防止する効果が向上して加工性が良好となる。
アルミニウム基材の両面に形成された化成皮膜の一方の上又は両方の上には、赤外線領域において、特に5〜12μmの波長領域において優れた赤外線吸収(放射)性を示す熱硬化性樹脂被膜が形成される。このような熱硬化性樹脂被膜のベース樹脂にはポリエステル系樹脂成分とメラミン系樹脂成分を含む熱硬化性樹脂が用いられ、メラミン系樹脂成分で架橋したポリエステル系樹脂が好適に用いられる。熱硬化性樹脂被膜には、グラファイト粉末、ニッケル粉末及びカルシウムイオン交換型シリカが含有される。
電子機器からの放射熱はプランクの法則に従い、波長8〜10μmにピークを有する赤外線領域の熱放射性を向上させることが放熱性向上に有効である。ポリエステル系樹脂成分とメラミン系樹脂成分を含む樹脂を用いることによって、このような放熱性を向上することができる。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といえる。
塗膜への潤滑性付与として、また赤外線放射性による放熱性付与として、熱硬化性樹脂被膜にはグラファイト粉末が含有される。用いるグラファイト粉末の平均粒径は、0.1〜30μm、好ましくは0.1〜20μmである。平均粒径が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り、また超微細粉末への加工コストも高くなる。一方、平均粒径が30μmを超えると、グラファイト粉末が熱硬化性樹脂被膜から脱落し易くなり、耐食性、耐溶剤性及び曲げ加工性の低下を招く。
塗膜への導電性付与として、熱硬化性樹脂被膜にはニッケル粉末が含有される。ニッケル粉末には球状、鎖型、鱗片状等の種類があり特に制限されるものではないが、鎖型、鱗片状のものが特に加工性、導電性ともに良好であり好ましい。これらの種類中から1種又は2種以上を混合したものが用いられる。
熱硬化性樹脂被膜には、カルシウムイオン交換型シリカも含有される。カルシウムイオン交換型シリカとはシリカ表面のシラノール基にカルシウムイオンが結合したものであり、通常、防錆顔料として非常に有効である。
なお、用いるカルシウムイオン交換型シリカの平均粒径としては、1〜10μmのものが好ましい。1μm未満では十分な耐食作用やグラファイトの凝集防止作用を得ることができず、10μmを超えると塗膜の割れや剥離は発生し易くなる。
熱硬化性樹脂被膜には、分散剤を含有させてもよい。分散剤としては、アニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子型化合物等が挙げられる。これら同種の化合物に含まれる1種又は2種以上、或いは、これら異なる化合物に含まれる2種以上を含有させることができる。アニオン性化合物としては硫酸塩系、スルホン酸塩系、リン酸塩系等の化合物が挙げられる。カチオン性化合物としては、アミン類、アミン塩系やアンモニウム塩系等の化合物が挙げられる。非イオン性化合物としてはエステル系、エーテル系、フェノール系等の化合物が挙げられる。高分子型化合物としては種々のポリマーを単独で、若しくは混合したもの等で数多くの種類が挙げられる。
熱硬化性樹脂被膜を形成するには、アルミニウム基材表面に形成した化成処理皮膜表面に、熱硬化性樹脂被膜用の液状の被膜塗料を塗装(塗布)しこれを焼付ける。
このような被膜塗料は、ベース樹脂である熱硬化性樹脂、グラファイト粉末、ニッケル粉末、カルシウムイオン交換型シリカ、ならびに、必要に応じて分散剤、後述する潤滑性付与成分や添加剤を、溶媒に溶解、分散して調製される。このような溶媒には、各成分を溶解又は分散できるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な有機溶剤を用いることができる。
熱硬化性樹脂被膜の膜厚は5μm以下とする。膜厚が5μmを超えると、樹脂被膜中におけるグラファイト粉末の絶対量が過剰となり被膜の割れや剥離が発生し易くなる。また、膜厚が5μmを超えると、電気絶縁性である熱硬化性樹脂成分によって導電性付与成分であるニッケル粉末が被覆され易くなり導電性が低下する恐れがある。したがって、被膜の割れや剥離、ならびに、導電性の低下を更に防止するには、熱硬化性樹脂被膜の膜厚を1.5μm以下とするのが好ましい。
アルミニウム基材の両面に形成された化成皮膜の一方の上に上記熱硬化性樹脂被膜が形成される場合には、他方の化成皮膜の上に白色樹脂被膜を形成することができる。白色樹脂被膜とは白色顔料を含有する樹脂被覆膜であり、これを反射面とすることによって反射性と放熱性、導電性を満足する材料を作製することができる。このような白色樹脂被膜を備えた樹脂被覆アルミニウム材は、光に対する面を白色樹脂被覆膜とすることで液晶反射板や各種照明用反射板用途に用いることが可能である。
本発明に係る樹脂被覆アルミニウム材の加工性を更に向上させる目的で、ベース樹脂である熱硬化性樹脂に潤滑性付与成分を添加してもよい。潤滑性付与成分としては、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の潤滑剤が用いられる。潤滑性付与成分の添加量としては、ベース樹脂である熱硬化性樹脂100重量部に対して30重量部以下であることが好ましい。潤滑性付与成分が30重量部を超えると、耐溶剤性の低下、ブロッキング、導電性低下、加工時における塗膜カスの発生等が起こり、電子機器や家電製品の筐体などの材料として好適ではない。
熱硬化性樹脂被膜用の塗料には、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、レベリング剤、ワキ防止剤、つや消し剤等を適宜含有させてもよい。
上述のようにして作成される樹脂被覆アルミニウム材は、その表面に揮発性プレス油を塗布してからプレス加工等の成形加工を施すことによって、パーソナルコンピュータなどの電子機器用の筐体又は冷蔵庫などの家電製品用の筐体が作製される。成形加工時に用いられるプレス油は通常粘度が高いものが多く、加工後の洗浄が必要であり多量の洗浄剤(有機溶剤)を必要とする。しかし本発明の樹脂被覆アルミニウム材は表面の潤滑性に優れるため、粘度が小さいプレス油でも好適に使用することが可能であり、この場合加工後の洗浄を簡略化することも可能である。また使用するプレス油の量を減らすことも可能である。
本発明に係る樹脂被覆アルミニウム材を用いて作成された筐体は、更に細かな曲げ加工等が施され、また表面に塗装が施される場合もある。そして、その内部に様々な装置や部品が内蔵されて、所望の電子機器や家電製品に組み立てられる。
まず、熱硬化性樹脂被膜用の塗料を以下のようにして調製した。市販のポリエステル樹脂100重量部に、メチル化メラミン樹脂を表1に示す割合で添加した熱硬化性樹脂を作製した。次にこの(ポリエステル樹脂とメチル化メラミン樹脂を合わせた)熱硬化性樹脂(全部を基準に)100重量部に対し、グラファイト、ニッケル、カルシウムイオン交換型シリカ、分散剤のそれぞれを表1に示す重量部加え、これをシクロヘキサノン及び高沸点芳香族ナフサを主成分とする有機溶媒(いわゆる「シンナー」)中に分散して、熱硬化性樹脂被膜用の塗料を調製した。ここで、例えば実施例1は、有機溶媒約1kgに対して、ポリエステル樹脂は400g、メチル化メラミン樹脂は100g、グラファイトは200g、ニッケルは240g、カルシウムイオン交換型シリカは40g、分散剤は15gを配合した。
アルミニウム板(JIS A5052、板厚0.5mm)をアルミニウム基材に用いた。この基材を、市販のアルミニウム用脱脂剤にて脱脂処理を行ない、水洗後に乾燥した。次いで、脱脂処理したアルミニウム基材を、市販のリン酸クロメート処理液を用いて、皮膜中のクロム量が30±5mg/m2となるように化成処理を行った。更に、化成処理したアルミニウム基材の両面に表1に示す塗料をロールコーターで塗装し、PMT(最高到達板温度)200℃〜250℃にて60秒間焼付けした。このようにして作製した樹脂被覆アルミニウム材4の模式的断面図を図1に示す。図中1は熱硬化性樹脂被膜、2は化成皮膜、3はアルミニウム基材である。
試料の導電性は、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ときの電気抵抗値を測定した。測定値は、◎:4Ω以下、○:4Ωを越え7Ω以下、△:7Ωを越え10Ω以下、×:10Ωを超える、の基準で評価した。電気抵抗値が10Ωを超える場合、電子機器部品に加工した際に所望の電気特性(アース性やシールド性)が得られないため×を不合格とし、それ以外を合格とした。
放熱性試験は、下記のように筐体を作製して筐体表面温度を測定することによって行った。上述の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5は光源であり、その他は図1と同じである。なお、熱硬化性樹脂被膜1とアルミニウム基材3の間に設けた化成皮膜の表示を省略している。この筐体の内部に光源5として60Wの電球を設置して通電し、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、潤滑性は神鋼造機社製附着滑り試験機(バウデン式)にて摩擦係数の測定を行ない、○: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。○と△を合格とし、×を不合格とした。
加工性のうち、曲げ加工性は評価面を外側にして180°3T曲げを行ない、熱硬化性樹脂被膜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があるが良好、△: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。◎、○及び△を合格とし、×を不合格とした。
曲げ加工性試験の観察終了後、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離具合を観察するテープ試験を行ない、塗膜の剥離性を評価した。評価は、○: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。◎及び△を合格とし、×を不合格とした。
耐溶剤性の試験はワイパーに塩素系溶剤であるトリクレン溶液を染み込ませ、一定の荷重(1kg)をかけながら試料表面を30回ラビングし、試験後の表面状態を目視にて評価した。評価は○:塗膜の剥がれなく良好、○△:軽微な塗膜の剥がれがあるが良好、△:塗膜に剥がれが見られるものの使用可能、×:塗膜の剥がれが激しく使用不能、の基準で評価した。○、○△及び△を合格とし、×を不合格とした。
耐食性はスガ試験機社製キャス試験機CASSER−12L−ISOを用い、塩水噴霧試験(塩水濃度:5%)により評価した。100時間噴霧後、ならびに、200時間噴霧後の樹脂被覆アルミニウム材表面の腐食をそれぞれ観察して評価した。評価は◎:腐食なし、○:非常に軽微な腐食があるが良好、○△:軽微な腐食あり、△:腐食が見られるものの使用可能、×:腐食が激しく使用不能、の基準で評価した。◎、○、○△及び△を合格とし、×を不合格とした。
比較例2は、カルシウム交換型シリカの添加量が過剰であるため、耐食性は良好であるものの、曲げ加工を行なうとカルシウム交換型シリカが基点となって割れが生じ、曲げ加工性が劣っていた。また表面積に対してカルシウム交換型シリカの量が多過ぎるため、潤滑性、耐溶剤性が劣っていた。
比較例3は、ニッケル粉末の添加量が不十分であるため、導電性が劣っていた。
比較例4は、ニッケル粉末の添加量が過剰であるため、熱硬化性樹脂被膜の成膜が妨げられ、ニッケル粉末が樹脂層から脱落し曲げ加工性、耐溶剤性、耐食性(200時間噴霧)が劣っていた。
比較例5は、ニッケル粉末の最大長径の平均値が小さいため、導電性が劣っていた。
比較例6は、ニッケル粉末の最大長径の平均値が大きいため、曲げ加工を行うとニッケル粉末が基点となって割れが生じ、曲げ加工性が劣っていた。またニッケル粉末が脱落しやすくなるため耐溶剤性、耐食性(200時間噴霧)が劣っていた。
比較例7は、グラファイト粉末の添加量が不十分であるため、放熱性が劣っていた。
比較例8は、グラファイト粉末の添加量が過剰であるため、グラファイト粉末が樹脂層から脱落し、剥離性、耐溶剤性、耐食性(200時間噴霧)が劣っていた。
比較例9は、グラファイト粉末の平均粒径が大きいため、テープ試験を行なうとグラファイト粉末が基点となって割れが生じ剥離性が劣っていた。またグラファイト粉末が脱落し易くなるため耐溶剤性、耐食性(200時間噴霧試験)が劣っていた。
比較例10は、熱硬化性樹脂被膜の膜厚が厚いため、ニッケル粉末が電気絶縁性である樹脂に被覆され過ぎて導電性が劣っていた。
実施例19では実施例1と同様の熱硬化性樹脂被膜用の塗料を、実施例20では実施例12と同様の熱硬化性樹脂被膜用の塗料をそれぞれ調製した。また、実施例1と同様にして、アルミニウム基材を脱脂処理、水洗、乾燥し、その後、脱脂処理したアルミニウム基材の両面に化成処理を施した。更に、化成処理したアルミニウム基材の一方の面に、実施例19では実施例1と同じ塗料を同様にして、実施例20では実施例12と同じ塗料を同様にしてロールコーターで塗装した。
次いで、化成処理したアルミニウム基材の他方の面に、白色樹脂被膜用塗料を実施例1と同様のロールコーターを用いて同様に塗装した。白色樹脂被膜用塗料は、アクリル系樹脂100重量部に対して酸化チタン120重量部を含有する塗料である。
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での全反射率(正反射成分を含む)をBaSO4製白板を標準板とした時の光反射性試験に対する百分率で表した。なお、液晶反射板として用いるためには、全反射率が90%以上であることが適しており、90%以上を使用可能レベルの合格(○)とした。光反射性試験の結果も表2に併せて示す。
2 化成皮膜
3 アルミニウム基材
4 熱硬化性樹脂被覆アルミニウム材
5 光源
Claims (6)
- アルミニウム又はアルミニウム合金の基材と、当該基材の両面に形成した化成皮膜と、当該化成皮膜の少なくとも一方の上に形成した熱硬化性樹脂被膜と、を備えた樹脂被覆アルミニウム材であって、
前記熱硬化性樹脂被膜が、ポリエステル系樹脂成分とメラミン系樹脂成分からなる熱硬化性樹脂と、0.1〜30μmの平均粒径を有するグラファイト粉末と、0.5〜100μmの最大長径平均値を有するニッケル粉末と、カルシウムイオン交換型シリカとを含み、グラファイト粉末が熱硬化性樹脂100重量部に対して20〜100重量部含有され、ニッケル粉末が熱硬化性樹脂100重量部に対して10〜100重量部含有され、カルシウムイオン交換型シリカが熱硬化性樹脂100重量部に対して3〜60重量部含有され、当該熱硬化性樹脂被膜の膜厚が5μm以下であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム材。 - 前記熱硬化性樹脂が、ポリエステル系樹脂成分100重量部に対してメラミン系樹脂成分10〜50重量部を含む、請求項1に記載の樹脂被覆アルミニウム材。
- 前記熱硬化性樹脂被膜が、分散剤としてアニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物及び高分子型化合物から選択される少なくとも一種を含有する、請求項1又は2に記載の樹脂被覆アルミニウム材。
- 一方の化成皮膜上に熱硬化性樹脂被膜が形成され、他方の化成皮膜上に白色顔料を含有する白色樹脂被膜が形成された、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂被覆アルミニウム材。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂被覆アルミニウム材を用いた電子機器用又は家電製品用の筐体。
- 請求項5に記載の筐体を用いた電子機器又は家電製品。
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