专利名称：电器设备/电子设备用的金属板材及使用这种板材的电器设备/电子设备的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种金属板材，这种板材可用作例如装有电器设备/电子设备部件的壳体。具体而言，本发明涉及一种涂布树脂的金属板材，它具备优良的接地性能、电磁波屏蔽性能、可成形性、滑动性能、耐溶剂性等。
现有技术一般来说，例如用于装有电器设备/电子设备各种部件的壳体是例如对具有表面涂层的金属薄板进行成形来制造的。
在如上成形时，一般使用挥发性压型油，以便省去压制成形后的清洁步骤。所以，就要求涂布树脂的金属薄板应具有良好的可成形性。有些情况下，使用普通的压型油进行压制成形，此时就需要在压制成形后进行溶剂脱脂。所以，还要求有表面涂层的金属薄板应具有耐溶剂性。
对其中标准组件需频繁安装在主体上或从主体拆卸的设备壳体(例如个人电脑，其中的集成型磁盘驱动器需安装在壳体内的主体上，或从其上拆卸)，要求有表面涂层的金属薄板表面具有良好的滑动性。
此外，为避免组装设备时手指印和划痕破坏壳体外观，要求壳体还具有抗指印和抗划痕的能力。
因此，用于制造电器设备/电子设备壳体的有表面树脂涂层树脂的金属薄板需要具备优良的可成形性、耐溶剂性、滑动性能、抗指印和划痕的能力等。
为满足上述要求，使用涂布树脂的金属板材。然而，树脂涂层一般是绝缘的。所以，涂布树脂金属板材制成的壳体无法接地，而且不具备对壳体内所装的电器设备/电子设备部件的电路/电子线路进行电磁波充分屏蔽的性能。
提高涂层的导电性即降低涂层的电阻率，可以提高涂布树脂金属板材的电磁波屏蔽性能和接地性能。因此，为解决上述问题，已经提出一种涂布树脂的金属板材，其树脂涂层的主要组分是水溶性聚合物蜡，并包含导电助剂如金属皂、金属粉末或石墨粉(参见日本未审查专利公报平5-320685)。
还提出了在涂布树脂的金属板材的树脂涂层中加入金属颗粒的办法(参见日本未审查专利公报平9-255759、日本未审查专利公报平11-140345等)。
然而，上述现有技术存在下列问题例如，当金属板材成形时，包含在树脂涂层(它形成金属板材的表面)中的导电剂如金属粉末，在受到成形设备的摩擦时和/或运输金属板材时，会从树脂涂层上掉下。掉下的金属粉末会进入壳体内的电器设备/电子设备的电路或精密驱动部分，造成电器设备/电子设备的故障。
而且，这种树脂涂层仅在其中存在导电剂的部位具有导电性。由于导电剂的形状和分布影响导电性，导电性在不同部位变化很大。所以，这种板材制成的壳体不能将电器设备/电子设备在每个要求的部位接地。结果电器设备/电子设备壳体的有些部位就不能接地。
发明目的和概述本发明目的是提供一种涂布有不含颗粒形式导电剂的导电树脂涂料的金属板材，这种板材具有优良的接地性能、电磁波屏蔽性能、可成形性、滑动性能和耐溶剂性，本发明还提供一种使用这种金属板材的电器设备/电子设备。
为达到上述目的，本发明提供一种电器设备/电子设备壳体用的金属板材，它是涂布树脂的金属板材，所用的树脂涂料包含至少一种选自丙烯酸基树脂、环氧树脂和聚氨酯基树脂的物质作为树脂，还包含1-50％(重量)水和0.1-20％(重量)润滑剂，树脂涂层厚度为0.05-5微米。
本发明还提供了使用这种金属板材作为壳体的电器设备/电子设备。
附图简述
图1是测定树脂涂层摩擦系数用的装置示意图；图2是测定树脂涂层导电性用的装置示意图；图3是测定树脂涂层厚度性能用的装置示意图；图4所示是本发明金属板材的截面图；图5是倒着进料施涂法(反向旋转)一个例子的示意图；图6是顶部进料施涂方法(正常旋转)一个例子的示意图；图7是顶部进料施涂方法(反向旋转)另一个例子的示意图8是的顶部进料施涂方法(正常旋转)另一个例子的示意图；图9是JIS K 5400指明的No.4 Ford杯形状的示意图。
发明详细描述本发明的金属板材，并不是将上述导电剂混入涂布在金属板材表面的树脂涂层中，是树脂涂层本身具有导电性。此外，这种树脂涂层还具有优良的可成形性和滑动性能。
在描述树脂涂层的组成和其它特征之前，先说明要测定的一些性能指标。
首先，采用表示树脂涂层2表面润滑性的摩擦系数作为可成形性指标。如图1所示，使用Bauden试验仪测定摩擦系数。
具体而言，接触件3是直径3mm的SUS球，以100gf负荷压在金属板材树脂涂层2的表面上。这种状态下，测定按箭头所示方向移动接触件3所需的力F(gf)，以获得的F/100值作为摩擦系数(μk)。摩擦系数越小，意味着金属板材的成形性越好。
涂布树脂的金属板材的电磁波屏蔽性能和接地性能可以树脂涂层的导电性进行评价，使用图2所示的装置测定接触电阻，来衡量树脂涂层的导电性。
具体而言，用树脂涂层的导电性来评价涂布树脂的金属板材的电磁波屏蔽性能和接地性能，使用试验器5测定上述接触电阻，末端半径为5mm的钢质电极探头以500gf负荷压在金属板材树脂涂层2的表面上，使电流在金属板1和电极探头4之间通过。本发明中，认为树脂涂层的接触电阻为100Ω或更小时为良好。更好的是树脂涂层2的接触电阻为50Ω或更小。
采用图3所示装置测定滑动后摩擦系数，以此来评价树脂涂层2的滑动性能。
具体而言，图1中的接触件3以20gf负荷压在树脂涂层2的表面上，在此状态下，使接触件以5mm/s速度往返移动5次。然后，测定摩擦系数，用来评价滑动性能。
图4所示是本发明金属板材的一个例子。这里所示的金属板材的结构是作为基材的金属板1的两面都涂布了树脂涂料2(在下面描述)。
金属板1的材料、尺寸和形状不受会么限制。可以根据需要制造的金属板材的用途适当选择。例如，可以使用电镀钢板、不锈钢板、铝板、铝合金板、铜板、铜合金板等。
树脂涂料2需要包含树脂、水和润滑剂作为必不可少的组分，下面将加以描述。树脂涂层2的厚度要求为0.05-5微米。
树脂可以是任何一种丙烯酸基树脂、环氧树脂和聚氨酯基树脂，或者这两种或多种树脂的混合物。
丙烯酸基树脂，例如，可以使用丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂、甲基丙烯酸异丙酯树脂等。环氧树脂，例如可以使用双酚A环氧树脂、丙烯酸改性的环氧树脂、双酚F环氧树脂等。聚氨酯基树脂，例如可以使用聚醚氨酯树脂、聚碳酸酯氨酯树脂等。
对树脂涂料2的基本要求是需含有水。水是作为保证树脂涂料2具有导电性的组分。树脂涂料2中的水含量设定为1-50％(重量)。
这是因为当树脂涂料2的水含量小于1％(重量)时，会使导电性变差，接地性能和电磁波屏蔽性能也就变差。另一方面，当树脂涂料2中水含量超过50％(重量)时，使耐溶剂性变差。为使耐溶剂性达到要求，要求树脂涂料2中水含量应为1-50％(重量)。
润滑剂是另一个不可少的组分，用于提高制成的金属板材的可成形性。树脂涂料2中润滑剂含量为0.1-20％(重量)。
这是因为当树脂涂料2的润滑剂含量小于0.1％(重量)时，树脂涂料2的摩擦系数(μk)大于0.3，意味着不能充分达到上述益处。另一方面，当树脂涂料2中润滑剂含量超过20％(重量)时，接触电阻(100个位置上测定的电阻的平均值)大于100Ω，意味着树脂涂料2的导电性差，因此，不能达到充分的电磁波屏蔽性能或接地性能。要求树脂涂料2中润滑剂含量为0.1-10％(重量)。
关于润滑剂，从和形成树脂涂料2的水稀释涂料(下面描述)的关系考虑，例如，需要的是能溶解于水的润滑剂或通过使用合适的乳化剂能分散在水中形成乳化液的润滑剂。这样的润滑剂例如有聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、羊毛脂、石蜡、微晶蜡、聚四氟乙烯、聚二氟乙烯等。
树脂涂层2的厚度设定为0.05-5微米。当树脂涂料2厚度小于0.05微米时，用图3所示设备测定的摩擦系数大于0.5，意味着制成的金属板材表面滑动性能变差。当树脂涂层2厚度大于5微米时，树脂涂层2的接触电阻(100个位置上测定的电阻的平均值)大于100Ω，意味着树脂涂料2的导电性差，因此，不能达到充分的电磁波屏蔽性能或接地性能。所以要求树脂涂料2厚度为0.1-2微米。
要求树脂涂料2还包含一种或多种选自下面所述的丙烯酰胺、聚丙烯酰胺和丙烯酰胺化合物的物质。这样就可以进一步提高树脂涂料2的导电性。
要求这些物质在树脂涂料2中的含量为5％(重量)或更高，因为当该含量小于5％(重量)时，不能充分达到上述益处。最好这些物质在树脂涂料中的含量为30％(重量)或更高。
丙烯酰胺化合物，可以使用例如一种或多种选自下列的丙烯酰胺化合物亚甲双丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-甲二磺酸酯丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺等。
树脂涂料2还可以包含一种表面活性剂，因为表面活性剂也能提高树脂涂料2的导电性。
要求树脂涂料2中表面活性剂含量在0.5-30％(重量)范围。当该含量小于0.5％(重量)时，不能充分达到上述益处。当该含量大于30％(重量)时，耐溶剂性变差。
例如，将表面活性剂含量大于30％(重量)的涂布树脂金属板材浸在沸腾的三氯乙烯中5分钟时，该树脂涂层就溶解在三氯乙烯中，使树脂涂层减少10％(重量)或更多。树脂涂料中表面活性剂的更佳含量为3-20％(重量)。
对表面活性剂，可以使用例如非离子表面活性剂如烷基酚乙烯加成物和高级醇环氧乙烷加成物；阴离子表面活性剂如高级醇硫酸酯、烷基苯磺酸酯和高级醇磷酸酯；阳离子表面活性剂如高级烷基胺、烷基三甲铵盐和sepamine型季铵盐等。要求使用阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂，因为阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂在水中可以电离，提高导电性。
本发明的金属板材是在金属板1的表面上涂布包括上述形成树脂涂层各组分的涂料制得，涂层厚度为0.5-5微米。
要求涂料是水稀释涂料，即这种涂料中的各组分如上述树脂、润滑剂和表面活性剂(如果需要)、以及树脂成形组分如固化树脂用的固化剂等等能溶解或分散在水中。作为可水稀释涂料要求的是一种乳状液涂料，其中，上述各组分以乳化颗粒作为连续相分散在水中。
将水稀释涂料施涂在金属板上。对施涂方法可以适当采用图5所示的(头脚)倒着进料施涂法(反向旋转)、图6所示的顶部进料施涂方法(正常旋转)、图7所示的另一种从顶部进料施涂方法(反向旋转)，图8所示的另一种顶部进料施涂方法(正常旋转)。这些施涂方法中，最好采用顶部进料施涂方法。
当制备水稀释涂料时，要确定各组分的用量，使得通过在金属板上施涂水稀释涂料的形成的树脂涂层中水、润滑剂和表面活性剂含量分别为1-50％(重量)、0.1-20％(重量)和0.5-30％(重量)。
在此，树脂、润滑剂、表面活性剂构成制成的水稀释涂料中的固体组分。要求水稀释涂料中的固体组分量为3-40％(重量)。
若使用的水稀释涂料其固体组分量小于3％(重量)，在图5-8所示的涂布方法中，涂布辊和蘸料辊的间隙或涂布辊和计量辊的间隙需要更大些，才能将使水稀释涂料施涂在金属板上。但这样很难形成均匀的树脂涂层，会使树脂涂层上各位置的导电性发生变化。若其固体组分量大于40％(重量)，会产生即使辊的间隙较窄也形成太厚树脂涂层的问题。
将水稀释涂料的固体组分量固定在6-27％(重量)范围更为合适。
要求水稀释涂料在20℃时粘度，使用JIS K 5400指明的No.4 Ford杯测定的流出时间应为5-40秒范围。
下面，描述测定该粘度的方法。
图9示出测定粘度用No.4 Ford杯的尺寸。按照下述测定粘度首先，将待测的水稀释涂料样品和No.4 Ford杯预先保持在20+1℃。测定也在20+1℃进行。
将No.4 Ford杯平置放好，在杯上放置一块玻璃板，杯保持水平。在杯的下方放置一个接受水稀释涂料的容器。
然后，在杯的小孔上压一块橡胶板，使体温不传递到杯孔，将水稀释涂料倒入杯中至满，倾倒时务使不在水稀释涂料中产生气泡。之后，将玻璃板从边缘在杯的上沿水平滑动，刮去过量的水稀释涂料。然后取下橡胶板。
一面启动秒表，一面从杯的上沿取下玻璃板，当水稀释涂料通过杯的小孔连续流动停止，按停秒表。
水稀释涂料流出所需的时间应读到零点几秒，然后四舍五入为整秒数。粘度即以此流出时间表示。
流出时间小于5秒的水稀释涂料的粘度太低。为将这种粘度太低的涂料施涂在接收板上，图5-8所示辊的间隙必须较大。这就很难形成均匀的树脂涂层，结果会使树脂涂层上各位置的导电性发生变化。流出时间大于40秒的水稀释涂料的粘度太高。会产生即使辊的间隙较窄也形成太厚树脂涂层的问题。
要求水稀释涂料的粘度按照流出时间计为6-30秒。
要求在金属板上形成树脂涂层以前，对金属板先进行预处理，例如漂洗铬酸盐处理，如磷酸盐铬酸盐或铬酸铬酸盐、在施涂含铬树脂前的非漂洗铬酸盐处理、使用锆或钛代替铬的非铬处理。这是因为上述预处理可以使树脂涂层更好地粘合在金属板上，还可以提高制成的金属板材的抗腐蚀性。
实施方案实施例1-23和比较例1-9(1)制备涂料使用表1和表2列出的各组分制备表1和表2所示的各种涂料，其中，水或溶剂的使用量，使得固体组分量在表1和表2列举的范围(重量％)。
表1和表2列出的各涂料中树脂包括基本树脂和丙烯酰胺类物质。基本树脂和丙烯酰胺的用量按树脂总量(作为100)的重量％表示，它们是涂料的一部分固体组分。另一方面，表1和表2中润滑剂和表面活性剂用量则按照各涂料的固体组分作为100的重量％表示。
表1和表2还列出按流出时间计(秒)的各涂料粘度。
表1
表2
*1壬基酚环氧乙烷加成物*2高级醇磺酸酯*3烷基三甲基铵盐
(2)金属板材的制造和评价表3和表4列出的各种金属板首先用市售脱脂剂进行脱脂。然后，采用表3和表4列出的各种涂布方法，在金属板上涂布表1和表2列出的涂料。之后，对金属板烘焙进行干燥。获得有干燥树脂涂层的金属板材。在各干燥的树脂涂层中，各涂料的固体组分(包含树脂、润滑剂和表面活性剂)已经固化。
之后，按照下面方式测量制得的各金属板材的树脂涂层中所含的水量。
首先，测定样品板的树脂涂层重量(M)。然后，样品板在105℃的烘箱中加热1小时，然后测定样品板的树脂涂层重量(M′)，计算(M-M′)×/M表示式的值。由于认为树脂涂层包含的所有水在加热期间除去，可以认为该表示式的值是树脂涂层所包含的水量(以重量％表示)。
可以认为各树脂涂层中包含的润滑剂量相当于使用的涂料(表1和表2所示)的固体组分中所含的润滑剂量。
按照下面所述对制得的金属板材进行测定，评价其导电性、可成形性、润滑性、滑动性能和耐溶剂性。
1.导电性使用图2所述设备，在每个树脂涂层2上的100个位置测定接触电阻，作为接地性能和电磁波屏蔽性能的指标，由这些测定值得到一个平均值。使用3030-10HiTESTER(Hioki E.E.Coropration制造)作为测试装置5。
在树脂涂层的100个位置测定接触电阻时，数出显示接触电阻超出正常值的位置(作为非导电位置)的数目，用以衡量导电性的位置变化。
2.可成形性在下面条件下，用各金属板材进行圆柱形冲压成形试验，获得成形高度。然后用SEM观察成形金属板材侧面上的树脂涂层，检查其外观。
圆柱形冲压成形条件成形速度20mm/sec，冲孔直径40mm，模头直径42.4mm，坯板直径84mm。
认为6mm或更高的成形高度为优(◎)，大于或等于5.5mm但小于6mm被认为是良(○)，小于5mm认为是差(×)。
3.润滑性和滑动性能分别使用图1和图3中所述的装置，测定各金属板材的摩擦系数。
4.耐溶剂性从各金属板材上切割出100mm见方的样品，浸在沸腾的三氯乙烯中5分钟。然后，测定树脂涂层溶解在三氯乙烯中引起的重量下降，计算溶解率(％)。认为溶解率为5％或更低为优(◎)，小于或等于10％但大于5％被认为是良(○)，大于或等于10％认为是差(×)。
结果列于表3和表4。
表3
表3(续)
表4
表4(续)
由表3和表4可知，本发明的全部实施例1-23中，金属板材的导电性、可成形性、润滑性、滑动性能等都良好。因此，这些金属板材具备充分的用于电器设备/电子设备的板材的性能。
实施例4对耐溶剂性略差，原因是其树脂涂层中水含量略高。实施例5的可成形性略差，原因是其树脂涂层中润滑剂含量略低。实施例18的接触电阻较大，原因是涂料13的固体组分量和粘度略大，使生成的涂层略厚。实施例20的耐溶剂性略差，原因是涂料12的表面活性剂含量略大。实施例21和实施例22的接触电阻较大，原因是使用了不能水稀释涂料。
但是在实际使用这些实施例的涂布树脂的金属板材时，没有出现问题。
由上面所述可以清楚地理解，本发明的金属板材中，形成金属板材表面的树脂涂层和常规金属板材的树脂涂层不同，不含有导电剂如金属粉末。此外，本发明的金属板材具有优良的接地性能、电磁波屏蔽性能、可成形性、润滑性、滑动性能、耐溶剂性等。所以，作为装有各种电器设备/电子设备部件的壳体所用的材料即本发明的金属板材具有很高的工业价值。
权利要求
1.一种电器设备/电子设备用的金属板材，这种金属板材包括涂布树脂的金属板材，其中所述树脂涂层包含至少一种选自丙烯酸基树脂、环氧基树脂和聚氨酯基树脂的物质作为树脂，所用树脂涂料包含1-50％重量水和0.1-20％重量润滑剂，涂层厚度为0.05-5微米。
2.如权利要求1所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所述树脂涂料还包含5％重量或更高的至少一种选自下列的丙烯酰胺类物质丙烯酰胺、聚丙烯酰胺和丙烯酰胺化合物。
3.如权利要求1或2所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所用树脂涂料包含0.5-30％重量的表面活性剂。
4.如权利要求1所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所述树脂涂层是通过施涂水稀释涂料形成的层，其中所述水稀释涂料包含至少一种选自丙烯酸基树脂、环氧基树脂和聚氨酯基树脂的物质作为树脂，以及0.1-20％重量的润滑剂，所述层是施涂包含1-50％重量水的水稀释涂料形成的。
5.如权利要求4所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所述水稀释涂料的所述固体组分包含5％重量或更高的至少一种选自下列的丙烯酰胺类物质丙烯酰胺、聚丙烯酰胺和丙烯酰胺化合物。
6.如权利要求4或5所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所述水稀释涂料的所述固体组分包含0.5-30％重量的表面活性剂。
7.如权利要求4-6中任一权利要求所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所述水稀释涂料的固体组分含量为3-40％重量，其粘度使用JIS K 5400指明的No.4 Ford杯在20℃测定的流出时间为5-40秒。
8.如权利要求4-7中任一权利要求所述的电器设备/电子设备用的金属板材，其特征在于所述层是通过顶部进料施涂方法施涂水稀释涂料形成的。
9.一种电器设备/电子设备，使用权利要求1-8中任一权利要求所述的金属板材。
全文摘要
一种用作例如装有各种电器设备/电子设备部件的壳体的材料,它具有优良的接地性能、电磁波屏蔽性能、可成形性、润滑性、滑动性能和耐溶剂性。这种金属板材是一种涂布树脂的金属板材。树脂涂层含有至少一种选自丙烯酸基树脂、环氧基树脂和聚氨酯树脂的物质作为树脂,并含有1－50%(重量)的水和0.1－20%(重量)润滑剂,其厚度为0.05－5微米。
文档编号C09D133/00GK1383357SQ0114377
公开日2002年12月4日 申请日期2001年12月21日 优先权日2000年12月21日
发明者加藤治 申请人:古河电气工业株式会社