特許 6365532 水性塗料、放熱部材、金属部品、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6365532

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】水性塗料、放熱部材、金属部品、電子機器

(51)【国際特許分類】

   C09D 175/04 20060101AFI20180723BHJP

   C09D 5/02 20060101ALI20180723BHJP

   C09D 175/06 20060101ALI20180723BHJP

   C09D 175/08 20060101ALI20180723BHJP

   C09D 7/61 20180101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   C09D175/04

   C09D5/02

   C09D175/06

   C09D175/08

   C09D7/61

【請求項の数】13

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-513809(P2015-513809)

(86)(22)【出願日】2014年4月23日

(86)【国際出願番号】JP2014061459

(87)【国際公開番号】WO2014175344

(87)【国際公開日】20141030

【審査請求日】2017年3月31日

(31)【優先権主張番号】特願2013-94439(P2013-94439)

(32)【優先日】2013年4月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】311002067

【氏名又は名称】ＪＮＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097320

【弁理士】

【氏名又は名称】宮川 貞二

(74)【代理人】

【識別番号】100155192

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 美代子

(74)【代理人】

【識別番号】100100398

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 茂夫

(74)【代理人】

【識別番号】100131820

【弁理士】

【氏名又は名称】金井 俊幸

(72)【発明者】

【氏名】日夏 雅子

(72)【発明者】

【氏名】藤原 武

【審査官】 井上 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２７８４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４６３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６２４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３２５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８９５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５３３６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｄ １／００−２０１／１０

Ｃ０９Ｋ ５／００− ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリウレタン樹脂微粒子と；
遠赤外線を放出する斜方晶系のケイ酸塩鉱物で形成された第一のフィラーと；
前記ポリウレタン樹脂微粒子と前記第一のフィラーが分散した水を含み；
前記斜方晶系のケイ酸塩鉱物は、コーディエライトである、
放熱部材用水性塗料。

【請求項2】

前記ポリウレタン樹脂微粒子を構成する材料は、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、脂肪族ポリウレタン、脂肪酸変性ポリウレタン、芳香族ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタンからなる群から選ばれる少なくとも１種である、
請求項１に記載の水性塗料。

【請求項3】

前記ポリウレタン樹脂微粒子を構成する材料は、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、ポリエステルポリカーボネートポリウレタンからなる群から選ばれる少なくとも１種である、
請求項１または請求項２に記載の水性塗料。

【請求項4】

前記ポリウレタン樹脂微粒子の平均粒径は、１０〜５００ｎｍである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水性塗料。

【請求項5】

前記ポリウレタン樹脂微粒子は、前記ポリウレタン樹脂微粒子と水との分散液を乾燥させて得られる固形物が、−８０℃〜−２０℃のガラス転移点を有する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水性塗料。

【請求項6】

窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、チタンブラックおよび黒鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種で形成された第二のフィラーをさらに含む、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水性塗料。

【請求項7】

前記第一のフィラーおよび前記第二のフィラーをポリウレタン樹脂微粒子１００重量部に対して５〜１５０重量部含有し、
前記第二のフィラーは、前記第一のフィラー１００重量部に対して１〜１５０重量部であり、
前記第一のフィラーおよび前記第二のフィラーは粉末であり、平均粒径が０．０１〜３０μｍである、
請求項６記載の水性塗料。

【請求項8】

乾燥後の固形物の５％質量損失温度は、２７０℃以上である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の水性塗料。

【請求項9】

破泡性または抑泡性を有する消泡剤を含む、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の水性塗料。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の水性塗料を塗布後、乾燥してなる、
放熱部材。

【請求項11】

金属部品本体と；
請求項１〜９のいずれか１項に記載の水性塗料を前記金属部品本体に塗布後、乾燥して形成された膜を備える；
金属部品。

【請求項12】

前記金属部品本体は、銅、鉄、マグネシウム、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んで形成された、
請求項１１に記載の金属部品。

【請求項13】

請求項１１または請求項１２に記載の金属部品と；
発熱部を有する電子デバイスとを備え；
前記金属部品の金属部品本体は、前記発熱部に接触するように前記電子デバイスに配置された；
電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水性塗料に関する。特に、放熱性を有する膜が形成可能な水性塗料に関する。

【背景技術】

【0002】

発熱する機械・電気部品に取り付けて、熱の放散によって温度を下げることを目的にした部材として、ヒートシンク（heat sink）が知られている。ヒートシンクには、主に熱が伝導しやすいアルミニウムや銅などの金属が材料として用いられることが多い。
アルミニウム製のヒートシンクでは、放熱効果をより高める方法として、陽極酸化処理をして表面をアルマイト加工する方法が知られている。しかし、アルマイト加工は脱脂処理、水洗および陽極酸化処理とそれぞれの工程毎に浴槽を変える必要がある。また陽極酸化処理で得られる皮膜には微細孔が多数存在し、この微細孔がクラックや腐食の原因となるため、さらに後工程として封孔処理が必要となる。このように、アルマイト加工は多くの工程を必要として生産性が悪いという問題がある。

【0003】

熱の放散によって温度を下げることを目的としたものとして、特許文献１には、液相としてアルカリ金属ケイ酸塩及び水と、特定の金属化合物とを含有する水性組成物および塗膜組成物が開示されている。
しかし、放熱を目的とした部材には、放熱性の高さおよび生産性の高さ以外に、熱伝達性を高めるために熱源との密着性や耐熱性も求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−００２８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで本発明は、扱いが容易な水性塗料であって、放熱性、耐熱性および密着性にも優れた膜を形成可能な水性塗料を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、ポリウレタン樹脂微粒子と斜方晶系のケイ酸塩鉱物を含む水性の分散液（ディスパージョン液）は、高い放熱性を有する膜の形成が可能な水性塗料となり得ることを見出し、本発明を完成させた。

【0007】

本発明の第１の態様に係る水性塗料は、ポリウレタン樹脂微粒子と；遠赤外線を放出する斜方晶系のケイ酸塩鉱物で形成された第一のフィラーと；前記ポリウレタン樹脂微粒子と前記第一のフィラーが分散した水を含む。
「ケイ酸塩鉱物」とは、天然、人工のいずれであってもよく、アルミノケイ酸塩鉱物や、さらには鉱物以外のケイ酸塩化合物をも含む。
このように構成すると、水性塗料であるため、塗布等の扱いや運搬が容易となる。さらに、ポリウレタンをベースとした塗料であるため、アクリルやエポキシをベースとした塗料と比べて、金属表面への密着性や耐熱性に優れた、延性の高い膜の形成が可能となる。さらに、斜方晶系のケイ酸塩鉱物を含有しているため、形成された膜は熱を遠赤外線に変換して放出することができ、高い放熱性を有する。

【0008】

本発明の第２の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様に係る水性塗料において、前記ポリウレタン樹脂微粒子を構成する材料は、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、脂肪族ポリウレタン、脂肪酸変性ポリウレタン、芳香族ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタンからなる群から選ばれる少なくとも１種である。なお、「ポリカーボネートポリウレタン」とは、主鎖にポリカーボーネート骨格を有するポリウレタン樹脂を示す。「ポリエステルポリウレタン」とは、主鎖にポリエステル骨格を有するポリウレタン樹脂を示す。「脂肪族ポリウレタン」とは、主鎖に脂肪族鎖を有するポリウレタン樹脂を示す。「脂肪酸変性ポリウレタン」とは、主鎖に変性脂肪酸骨格を有するポリウレタン樹脂を示す。「芳香族ポリウレタン」とは、主鎖に芳香族基を有するポリウレタン樹脂を示す。「ポリエーテルポリウレタン」とは、主鎖にポリエーテル骨格を有するポリウレタン樹脂を示す。
このように構成すると、密着性と耐熱性がより優れた膜が形成可能な水性塗料となる。

【0009】

本発明の第３の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第２の態様に係る水性塗料において、前記ポリウレタン樹脂微粒子を構成する材料の少なくとも１種は、ポリカーボネートポリウレタンまたはポリエステルポリウレタンである。
このように構成すると、密着性が特に優れた膜が形成可能な水性塗料となる。

【0010】

本発明の第４の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様〜第３の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料において、前記ポリウレタン樹脂微粒子の平均粒径は、１０〜５００ｎｍである。なお、「平均粒径は、１０〜５００ｎｍ」とは、一次粒子径に限られず、凝集状態の粒子径であってもよい。
このように構成すると、ポリウレタン樹脂微粒子は水中への分散が容易になる。
なお、平均粒径は、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定に基づく。すなわち、フランホーファー回折理論およびミーの散乱理論による解析を利用して、湿式法により、粉体をある粒子径から２つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量（体積基準）となる径をメジアン径とした。

【0011】

本発明の第５の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様〜第４の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料において、前記ポリウレタン樹脂微粒子は、前記ポリウレタン樹脂微粒子と水との分散液を乾燥させて得られる固形物が、−８０℃〜−２０℃のガラス転移点を有する。
このように構成すると、水性塗料から形成された膜は柔軟性および密着性に優れる。

【0012】

本発明の第６の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様〜第５の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料において、前記斜方晶系のケイ酸塩鉱物は、コーディエライトおよび／またはムライトである。
このように構成すると、コーディエライトおよび／またはムライトは特に遠赤外線の放出効果が高いため、放熱効果のより優れた膜を形成可能な水性塗料となる。

【0013】

本発明の第７の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様〜第６の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料において、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、チタンブラックおよび黒鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種で形成された第二のフィラーをさらに含む。
このように構成すると、水性塗料から形成された膜の熱伝導性を向上させることができるため、膜の放熱効果をさらに高めることができる。

【0014】

本発明の第８の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第７の態様に係る水性塗料において、前記第一のフィラーおよび前記第二のフィラーをポリウレタン樹脂微粒子１００重量部に対して５〜１５０重量部含有し、前記第二のフィラーは前記第一のフィラー１００重量部に対して１〜１５０重量部であり、前記第一のフィラーおよび前記第二のフィラーは粉末であり、平均粒径が０．０１〜３０μｍである。なお、「平均粒径が０．０１〜３０μｍ」とは、一次粒子径に限られず、凝集状態の粒子径であってもよい。
このように構成すると、平均粒径が０．０１μｍ以上であるため熱伝導率が悪くなることがない。また３０μｍ以下であるため形成された膜の表面に凹凸ができることもなく塗液の取り扱いが容易で、かつ基材との密着性を損なうこともない。

【0015】

本発明の第９の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様〜第８の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料において、乾燥後の固形物の５％質量損失温度は、２７０℃以上である。
このように構成すると、耐熱性の優れた膜を形成可能な水性塗料となり、より高い温度領域での使用が可能になるため、発熱量の多い部材への使用ができる。

【0016】

本発明の第１０の態様に係る水性塗料は、上記本発明の第１の態様〜第９の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料において、破泡性または抑泡性を有する消泡剤を含む。
このように構成すると、一度生成した泡を破壊する（破泡）または泡の生成を抑制する（抑泡）効果を有する水性塗料を得ることができる。

【0017】

本発明の第１１の態様に係る放熱部材は、上記本発明の第１の態様〜第１０の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料を塗布後、乾燥してなる。
このように構成すると、塗布が容易な水性塗料を乾燥することにより、容易に放熱性に優れた膜（例えば図１の放熱部材１０）を形成することができる。このように本発明は、乾燥により製膜できるため、水性塗料であっても熱硬化工程や活性エネルギー線硬化工程が必要となる樹脂を含んだ水性塗料に比べ製膜が極めて容易である。

【0018】

本発明の第１２の態様に係る金属部品は、金属部品本体と；上記本発明の第１の態様〜第１０の態様のいずれか１の態様に係る水性塗料を前記金属部品本体に塗布後、乾燥して形成された膜を備える。なお「金属部品本体」は、金属板であってもよい。また「金属部品本体」は、放熱部材であってもよく、それ自身が目的の製品の部品であってもよい。
このように構成すると、金属部品本体に伝わった熱は、容易に膜に伝わりさらに膜から容易に遠赤外線として放出される。

【0019】

本発明の第１３の態様に係る金属部品は、上記本発明の第１２の態様に係る金属部品において、前記金属部品本体は、銅、鉄、マグネシウム、アルミニウムおよびそれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んで形成される。
このように構成すると、これらの金属は熱伝導率が特に高いため、放熱効果を向上させることができる。

【0020】

本発明の第１４の態様に係る電子機器は、上記本発明の第１２の態様または第１３の態様に係る金属部品と；発熱部を有する電子デバイスとを備え；前記金属部品の金属部品本体は、前記発熱部に接触するように前記電子デバイスに配置される。なお「発熱部」とは、金属部品に熱を伝達するものをいう。
このように構成すると、電子デバイスが有する熱が、容易に金属部品に伝わりさらに遠赤外線として放出される。

【発明の効果】

【0021】

本発明の水性塗料は、水性であるため扱いが容易であり、この塗料から形成された膜は、高い放熱性を有し、さらに耐熱性および密着性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本願の水性塗料から形成された膜１０および金属板１３からなる放熱部材１４の断面図である。なお、本願の水性塗料から形成された膜１０は単独で、放熱部材１０として用いてもよい。膜１０は、第一のフィラー１１および第二のフィラー１２を含む。

【図2】水性塗料の調製工程（Ｓ０１）、および膜の形成工程（Ｓ０２、Ｓ０３）を示すフロー図である。

【図3】放熱部材１４を備えた電子部品３０の概略断面図である。

【図4】ヒートシンクとしての金属板１３の形状を例示する図である。

【図5】モーター本体４０の外表面４１に放熱部材１０を製膜したモーター５０の略図である。

【図6】バッテリー本体６０の外表面に放熱部材１０を製膜したバッテリー７０の略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

この出願は、日本国で２０１３年４月２６日に出願された特願２０１３−０９４４３９号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。本発明は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本発明の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。

【0024】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部分には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。

【0025】

＜水性塗料＞
本発明の第１の実施の形態に係る水性塗料は、ポリウレタン樹脂微散粒子と；遠赤外線を放出する斜方晶系のケイ酸塩鉱物で形成された第一のフィラーと；前記ポリウレタン樹脂微散粒子と前記第一のフィラーが分散した水を含む。

【0026】

≪ポリウレタン樹脂分散粒子≫
ポリウレタン樹脂微粒子は、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、脂肪族ポリウレタン、脂肪酸変性ポリウレタン、芳香族ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタンからなる群から選ばれる少なくとも１種の粒子を挙げることができる。
ポリウレタンは、耐熱性、金属等との密着性に優れているため好ましく、上記ポリウレタンは特に耐熱性／密着性に優れた膜を形成できるため好ましい。これらの中でもポリウレタン樹脂微粒子の構成要素にポリカーボネートポリウレタンおよび／またはポリエステルポリウレタンが含まれていることが最も好ましい。

【0027】

ポリウレタン樹脂微粒子の平均粒径は、１０〜５００ｎｍであることが好ましい。より好ましくは、１０〜１００ｎｍである。平均粒径が１０ｎｍ以上であると、水中での凝集が起こりにくい。また、５００ｎｍ以下であると、水中での分散が可能となる。

【0028】

ポリウレタン樹脂微粒子と水とを含む分散液を乾燥させて得られる固形物のガラス転移温度は、−８０〜−２０℃であることが好ましい。より好ましくは、−５５〜−３０℃である。ガラス転移温度が−８０℃以上であると、塗膜強度が維持できるため傷ができにくく、乾燥性に優れる。−２０℃以下であると、適度な柔軟性によりクラックの防止効果が得られる。なお、ガラス転移温度が低いほど、水性塗料から形成された膜は他の物質（例えば金属）との密着性が向上するため好ましい。

【0029】

≪斜方晶系のケイ酸塩鉱物≫
第一のフィラーとしての斜方晶系のケイ酸塩鉱物は、ムライト、コーディエライト、エンスタタイト、ヘミモルファイト、ゾイサイト、シリマナイト、紅柱石を挙げることができる。これらのフィラーは、熱伝導、遠赤外線の放射効果に優れ、水性塗料から形成された膜の放熱性を向上させる。特に、赤外線の放出効果が高く、軽量で化学的に安定であり樹脂との親和性も高いという点でコーディエライト、ムライトが好ましい。なお、斜方晶系のケイ酸塩鉱物は天然、人工のいずれであってもよい。水性塗料は、これらのフィラーの少なくとも１種を含有する。なお、保存安定性や耐候性の面においては、耐水性を有し加水分解が生じにくいフィラーが好ましい。本発明で使用するケイ酸塩鉱物の結晶系は斜方晶系であるが、天然に産する鉱物の場合は、単斜晶系や三斜晶系の鉱物、さらには立方晶系等の鉱物を不純物として含んでいてもよい。また、本発明の効果が著しく損なわれなければ、鉱物として、マイカ、モンモリロナイト、黒鉛（グラファイト含む）、カオリン、ベントナイト等が含まれていてもよい。人工的に得る場合の結晶成長方法は限定がなく、公知の方法が利用できる。人工的に結晶成長を行なう場合、遠赤外線の放出特性を妨げない範囲で、着色や放出エネルギー量の増加効果を期待して、微量金属を添加することも可能である。

【0030】

第一のフィラーに追加する形で、第二のフィラーを加えてもよい。第二のフィラーとしては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、チタンブラックおよび黒鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。特に窒化ホウ素、アルミナ、酸化亜鉛は熱伝導率が高く、水性塗料から形成された膜の放熱効果をさらに向上させることができるため好ましい。また、シリカは、水性塗料の粘度を調節でき、液垂れ防止効果を有するため好ましい。酸化チタンは、塗料中に均一に分散し白色に着色でき、チタンブラックおよび黒鉛は、塗料中に均一に分散し黒色に着色でき、意匠性を高めることができるため好ましい。なお、第二のフィラーとしてではなく、複数の粒径の異なる第一のフィラーを添加することも可能である。このとき、第一のフィラーは、同一のフィラーであってもよいし、異なっていても良い。

【0031】

第一のフィラーおよび第二のフィラーの形状は、粉末、ペースト、ワイヤ状等が好ましい。特に、水の分散液中において均一な状態が得られることから、粉末として水性塗料中に混合することが好ましい。粉末の場合、その平均粒径は、０．０１〜３０μｍであることが好ましい。より好ましくは、０．０５〜２５μｍである。さらに好ましくは、０．０８〜２０μｍである。０．０１μｍ以上であると、水性塗料の粘度が高くなりすぎることがなく、塗布工程の作業性がよい。また熱伝導率が悪くなることもない。３０μｍ以下であると、水性塗料から形成された膜の表面に凹凸ができることがない。また、フィラーの沈降が速くて水性塗料の保存安定性が悪くなるということがない。
さらに、ポリウレタン樹脂微粒子の平均粒径よりも第一のフィラーおよび第二のフィラーの平均粒径を大きくすると、フィラーどうしが接触しやすくなり、熱伝導性が向上するため好ましい。また、第二のフィラーを着色用途で添加する場合、平均粒径が第一のフィラーよりも小さい粒子を用いると、均一に分散し易く、また第一のフィラーどうしの接触を阻害しないため、熱伝導性が損なわれることがなく好ましい。

【0032】

第一のフィラーおよび第二のフィラーの総量は、ポリウレタン樹脂微粒子１００重量部に対して５〜１５０重量部を混合させると良好な放熱効果が得られる。水性塗料を塗布する工程の作業効率を考慮すると、第一のフィラーおよび第二のフィラーの総量は、ポリウレタン樹脂微粒子に対して１０〜１２０重量部であることが好ましい。フィラーの総量が５重量部以上であると、フィラーの放熱特性を十分に得ることができる。また、１５０重量部以下であると、塗料の粘度が上がりすぎて操作性が損なわれることがなく、フィラーが水性塗料中で凝集する等の問題も生じない。なお、第二のフィラーを混合する場合、第二のフィラーは第一のフィラー１００重量部に対して１〜１５０重量部混合させることが好ましい。

【0033】

≪添加剤≫
水性塗料には添加剤として、さらに分散剤／消泡剤／着色顔料／シランカップリング剤／表面調整剤を加えてもよい。
分散剤には、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアミドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアミドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ウレア、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシレンモノアルキルエーテル、ステアリルアミンアセテートを用いる。フィラー１００重量部に対して１〜３５重量部添加して使用することで、フィラーの凝集を防ぎ、水性塗料の保存安定性を向上させることができる。
消泡剤には、シリコーン系消泡剤、変性シリコーン系消泡剤、シリカ系消泡剤、ワックス、ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、破泡性ポリマー、パラフィン系オイル、破泡性脂肪族誘導体などを挙げることができる。水性塗料１００重量部に対して０．０１〜５重量部添加することで消泡性を示し、水性塗料の塗布工程の作業性が向上する。消泡剤の添加により、一度生成した泡を破壊する（破泡）または泡の生成を抑制する（抑泡）効果を有する水性塗料を得ることができるため、密着性（塗膜の成膜性）を向上させることができる。
着色顔料には、有機系顔料と無機顔料が使用できる。無機系顔料が好ましい。
シランカップリング剤には、市販のカップリング剤を用いる。その中でも、ＪＮＣ（株）社製のシランカップリング剤サイラエース（登録商標）（Ｓ３３０、Ｓ５１０、Ｓ５２０、Ｓ５３０）が好ましい。ポリウレタン樹脂微粒子１００重量部に対して１〜１０重量部添加して使用することで、金属板と水性塗料から形成された膜との密着性を向上させることができる。
表面調整剤には、有機変性ポリシロキサン、アルキル変性ポリシロキサン、アクリル系共重合物、表面活性ポリマー、アクリルコポリマー、シリコン変性アクリル、アルコールアルコキシレートなどを挙げることができる。水性塗料１００重量部に対して０．００１〜１０重量部添加することでレベリング効果や濡れ性の向上、スリップ性などを示し、水性塗料の塗布工程の作業性および膜特性が向上する。

【0034】

水性塗料の調製は、ポリウレタン樹脂微粒子を含有する水の分散液（ディスパージョン液）に、第一のフィラー（必要に応じてさらに第二のフィラー）の粉末を添加し、自転・公転ミキサー等の撹拌機を用いて撹拌・脱泡し、フィラーの凝集が解消される程度まで混合させる（図２、Ｓ０１）。例えば、回転数２０００ｒｐｍで１０分間撹拌後、回転数２２００ｒｐｍで１０分間脱泡する。
混合の際、必要に応じて分散剤等の添加剤を加えてもよく、第二のフィラーを加えて水性塗料の粘度を塗布方法に応じて調整してもよい。ポリウレタン樹脂微粒子の水中への分散を助けるために、さらに１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）やグリコール類等の少量の有機溶媒を加えて混合してもよい。
なお、ポリウレタン樹脂微粒子を含有する水の分散液（ディスパージョン液）中の水分量は、樹脂の特性に応じて適宜変更すればよい。すなわち、ポリウレタン樹脂微粒子を分散させることのできる量であればよい。例えば、ポリウレタン樹脂微粒子１００重量部に対して４０重量部以上を挙げることができる。

【0035】

以上のとおり、本願の水性塗料は溶剤として水を使用しているため、有機溶剤に比べ塗料として扱いやすくまた運搬も容易となる。さらに、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds／揮発性有機化合物）対策にもなり得る。また、本発明の水性塗料は溶剤が水であるため、有機溶剤に可溶な樹脂表面などにも使用が可能である。本発明の水性塗料は、塗布後乾燥することにより、容易に放熱性を有する膜を形成することができる。

【0036】

＜放熱部材１０＞
本発明の第２の実施の形態に係る放熱部材は、本発明の第１の実施の形態に係る水性塗料からなる膜である。図１に示すような放熱部材１０としての膜は、水性塗料を塗布後、乾燥させることで容易に得ることができる。

【0037】

水性塗料を塗布する方法（図２、Ｓ０２）は、水性塗料を均一にコーティングするウェットコーティング法を用いることが好ましい。ウェットコーティング法のうち、少量を作成する場合には簡便で均質な製膜が可能であるスピンコート法が好ましい。生産性を重視する場合には、グラビアコート法、ダイコート法、バーコート法、リバースコート法、ロールコート法、スリットコート法、ディッピング法、スプレーコート法、キスコート法、リバースキスコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ロッドコート法などが好ましい。ウェットコーティング法は、これらの方法から必要とする膜厚、粘度や乾燥条件等に応じて適宜選択することができる。

【0038】

なお、乾燥後の膜厚が、０．１〜１０００μｍとなるように水性塗料を塗布するのが好ましい。より好ましくは、１０〜１００μｍであり、さらに好ましくは２０〜５０μｍである。１０μｍ以上であると、厚いほど放射率が高くなるため放熱効果は大きくなる。１００μｍ以下であると、薄いほど熱伝達率が大きくなる。したがって、用途に応じて適切な膜厚を選択する。

【0039】

塗布後、塗膜を乾燥させて水分を除去し、水性塗料を固化させ膜を形成する（図３、Ｓ０３）。乾燥は、常温での自然乾燥、ドライヤ等からの熱風の送風のほか、乾燥炉等の機械による加熱乾燥であってもよい。乾燥は、水性塗料が流動性を失う程度に水分が除去されることが必要である。

【0040】

なお、形成された膜（固形物）は、高熱伝導率、高熱放射性を有する斜方晶系のケイ酸塩鉱物を含んでいる。そのため、ヒートシンクに用いられるような熱伝導率の高い金属等上に製膜すると、金属表面からの熱放射性を高め、金属自体の温度を下げることができる。ヒートシンクのような金属は、内部の熱は十分に移動できるが、隣接する物質との熱伝達率が低いとその物質に熱を伝えることが困難になる（たとえば空気等）。したがって、高熱放射性を有する本願の水性塗料を塗布することにより、大気中等へ遠赤外線を放射して効率よく熱を放出することができる。
さらに膜は、ポリウレタン樹脂を含んでいる。そのため、耐熱性に優れ、５％の質量損失温度は２７０℃以上である。さらに、金属表面への密着性に優れる。また、延性にも優れるため、塗装後の加工も可能となる。

【0041】

上記のとおり、本願の水性塗料から形成された膜は、放熱部材として機能する。膜を金属や当該膜よりも放射率の低い非金属上に形成すると、金属や非金属が有する熱を吸い上げ遠赤外線に変換して外部に放射することで温度を下げる。
例えば、金属部品本体上に本願の水性塗料を塗布し、これを乾燥させて、放熱性を有する膜を備えた金属部品を形成してもよい。塗布対象となる金属には、銅、鉄、マグネシウム、アルミニウム、およびそれらの合金が例示できる。これらの金属は、熱伝導率が高く特に好ましい。

【0042】

図１に示すように金属部品本体は、熱伝導率の高い金属板１３であってもよい。金属板１３上に製膜すると、金属板を有する放熱部材１４を形成できる。
放熱部材１４の金属板の厚さは、０．０３〜１００ｍｍであり、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜２ｍｍである。熱源が小さく金属板の面積が充分大きい場合には、厚いほど放熱効果が高い。０．０３ｍｍ以上であれば放熱効果に優れる。また、１００ｍｍ以下であると、軽量である点で好ましい。

【0043】

例えば図３は、電子デバイス２０の封止体２６に放熱部材１４の金属板１３が接触するように放熱部材１４を載置した、電子機器としての電子部品３０の概略断面図である。このように放熱部材１４は、電子デバイス２０の上面に載置され機能する。すなわち、放熱部材１４は、封止体２６の表面に載置され、封止体２６から伝達される熱を外部へ放出することにより、電子デバイス２０を除熱する。放熱部材１４を電子デバイス２０のような電子機器に用いる場合、金属板１３の厚さは０．０１〜１００ｍｍである。好ましくは、０．０３〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．１〜２ｍｍである。放熱部材１４の膜１０の厚さは０．１〜１０００μｍである。好ましくは、１０〜１００μｍであり、より好ましくは２０〜５０μｍである。放熱部材１４を電子デバイス用の放熱板として用いる場合は、ある程度の厚みがあると放熱効果が高くなるため好ましい。
また、放熱部材１４を封止体２６の表面を覆うように貼り付けてもよい。封止体２６全体を被う放熱部材１４により、電子デバイスの内部から封止体２６に伝達された熱をより効率よく外部へ放出させることができる。

【0044】

なお、放熱部材１４は、接着剤を用いて電子デバイス２０に接着させる。接着剤は、アクリル系、シリコン系、またはエポキシ系の接着剤が好ましい。または、ビス止めや金具等を用いて、放熱部材１４を電子デバイス２０に固定してもよい。すなわち、放熱部材１４の備える金属板１３を電子デバイス２０に密着させて固定できるものであればよい。
図３は、平板状の金属板１３上に膜１０を形成した放熱部材１４の使用例である。しかし、金属板１３および膜１０の形状は、これに限られるものではなく、より表面積が大きくなるような形状として、外気に接触する面積を増大させてもよい。

【0045】

図４に示すように金属部品本体は、ヒートシンク１３のような既存の金属製の放熱部材であってもよい。ヒートシンク１３の表面上に製膜すると、ヒートシンク１３の性能を向上させることができる（膜１０は不図示）。
なお、図４に示すような形状の金属板に本願の水性塗料を塗布する場合は、低粘度になるように調整した水性塗料をスプレー法により、または適切な濃度に調整した水性塗料に金属板を浸すディップ法により塗装する。

【0046】

金属部品本体は、それ自体が製品の一部であってもよい。
例えば図５に示すように、金属部品本体は、電気自動車用モーター５０の外表面であってもよい。図５は、モーター本体４０の外表面４１に本願の水性塗料を直接塗布し乾燥させた放熱部材としての膜１０を配置した電気自動車用モーター５０の略図である。電気エネルギーを機械エネルギーに変換するモーター本体４０は、運転に伴い熱が発生し、この熱をモーター外へ排出させる必要がある。膜１０は、モーター本体４０の外表面４１に製膜され機能する。すなわち、モーター本体４０の外表面４１から伝達される熱を膜１０が吸い上げ、当該熱が膜内に伝達され、さらに遠赤外線として外気中に放射されることにより、モーター本体４０内に生じた熱を放熱する。
また、モーター５０の外表面だけでなく内表面にも水性塗料を塗布してもよい。このようにすると、内表面上に形成された膜が、モーター５０内部の熱源から発生した遠赤外線を内側から吸収するように機能し、さらに放熱効果を高める。

【0047】

または、金属部品本体が金属板であって、金属板を有する放熱部材１４（図１参照）をモーター本体４０の外表面に載置してもよい。放熱部材１４を電気自動車用モーターのような機器に用いる場合、放熱部材１４の備える金属板の厚さは通常０．０１〜１００ｍｍである。好ましくは、０．０３〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．１〜２ｍｍである。放熱部材１４の備える膜の厚さは通常０．１〜１０００μｍである。好ましくは、１０〜１００μｍであり、より好ましくは２０〜５０μｍである。電気自動車のモーターは、出力が大きく走行中は常時回転させるものであるため、発熱量が大きく、本願の放熱部材により効率よく除熱される。
なお、本願の放熱部材は、電気自動車用モーターに限られず、一般的なモーターへの使用も可能である。特に、モーターを軽く小型にしたい場合に本願の放熱部材の使用は有効である。

【0048】

金属部品本体は、それ自体が製品の一部であってもよい。
例えば図６に示すように、金属部品本体は、エンジンを始動させ電装品を正常に動作させる電気自動車用バッテリー７０の外表面であってもよい。図６は、バッテリー本体６０の外表面に本願の水性塗料を直接塗布し乾燥させた放熱部材としての膜１０を配置したバッテリー７０の略図である。充電時または放電時の自己発熱が問題となるバッテリー本体６０は、その熱をバッテリー本体外へ排出させる必要がある。膜１０は、バッテリー本体６０の外表面に製膜され機能する。すなわち、バッテリー本体６０の表面から伝達される熱を膜１０が吸い上げ、当該熱は膜内に伝達され、さらに遠赤外線として外気に放射されることにより、バッテリー本体６０内に生じた熱を放熱する。
また、バッテリー７０の外表面だけでなく内表面にも水性塗料を塗布してもよい。このようにすると、内表面上に形成された膜が、バッテリー７０の内部の熱を遠赤外線として内側から吸収するように機能し、さらに放熱効果を高める。
なお、バッテリー本体６０は、バッテリーセルであってもその集合体であってもよい。
また、バッテリー本体６０は、例えば、エンジンを始動させ電装品を正常に動作させる電気自動車用バッテリーであってもよい。

【0049】

または、金属部品本体が金属板であって、金属板を有する放熱部材１４（図１参照）をバッテリー本体６０の外表面に載置してもよい。放熱部材１４を電気自動車用バッテリーのような機器に用いる場合、放熱部材１４の備える金属板の厚さは通常０．０１〜１００ｍｍである。好ましくは、０．０３〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．１〜２ｍｍである。放熱部材１４の備える膜の厚さは通常０．１〜１０００μｍである。好ましくは、１０〜１００μｍであり、より好ましくは２０〜５０μｍである。
なお、本願の放熱部材は、電気自動車用バッテリーに限られず、充電時または放電時の自己発熱が問題になるバッテリーに使用してもよい。

【0050】

その他、放熱部材１０、１４は、スマートフォンやＰＣ等の機器のＣＰＵやバッテリー、照明器具、工作機械等の自己発熱する器具、機械等の物品にも利用でき、高い放熱効果を提供する。

【0051】

本発明の放熱部材は、ポリウレタン樹脂微粒子とフィラーを含有した水の分散液を乾燥することにより得られる膜により、または膜と金属板との組み合わせにより、高い放熱効果を有する。また、放熱部材と物品とを分業で製造し、容易に物品に放熱部材を載置できるため、製造がし易く、生産効率を上げることができる。

【実施例】

【0052】

以下に本発明を、実施例を用いて詳細に説明する。しかし本発明は、以下の実施例に記載された内容に限定されるものではない。

【0053】

本発明の実施例に用いた、放熱部材を構成する成分材料は次のとおりである。
＜水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液＞
・ポリエステル−ポリウレタン樹脂ディスパージョン液：
ＰＥＳＵ１：住化バイエルウレタン（株）（商品名）バイヒドロールＵＨ２３４２（１−メチル−２−ピロリドン５重量％含有）
ＰＥＳＵ２：住化バイエルウレタン（株）（商品名）バイヒドロールＵＨ６５０
・ポリカーボネート−ポリウレタン樹脂ディスパージョン液：
ＰＣＵ１：住化バイエルウレタン（株）（商品名）バイヒドロールＵＨ２６０６
・ポリエステル−ポリカーボネート−ポリウレタン樹脂ディスパージョン液：
ＰＥＣＵ１：住化バイエルウレタン（株）（商品名）バイヒドロールＵＨＸＰ２６４８
ＰＥＣＵ２：住化バイエルウレタン（株）（商品名）バイヒドロールＵＨＸＰ２６４８／１
（バイヒドロールは登録商標）

【0054】

実施例に用いた水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液のカタログ値を示す。

【表1】

【表2】

【0055】

実施例に用いた水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液の測定値を示す。

【表3】

＜比較樹脂または樹脂ディスパージョン液＞
・アクリル樹脂（水性）：和信ペイント（株）（商品名）水溶性つやだしニス
・アクリル樹脂（熱硬化性）：東亜合成（株）（商品名）アロニックスＭ−３０５
・アルキド（ポリエステル）樹脂（油性）：和信ペイント（株）（商品名）クリヤーラッカー
・エポキシ樹脂（光硬化性）：（株）ダイセル（商品名）セロキサイド２０２１Ｐ
＜フィラー＞
・合成コーディエライト：丸ス釉薬合資会社（商品名）ＳＳ−２００（平均粒径７．５μｍ）ＳＳ−１０００（平均粒径１．７μｍ）ＳＳ−５０００（平均粒径０．６μｍ）
・窒化ホウ素：電気化学工業（株）デンカボロンナイトライド（商品名）ＳＧＰ
・二酸化ケイ素（シリカ）：富士シリシア（株）（商品名）サイリシア
・酸化アルミニウム（アルミナ）：昭和電工（株）（商品名）ＡＬ−４７Ｈ
・酸化チタン：石原産業（株）（商品名）タイペークＣＲ−５０
・炭化珪素：Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｊａｐａｎ（商品名）Ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ
・黒鉛：日本黒鉛工業（株）（商品名）鱗状黒鉛粉末 Ｆ＃２
・チタンブラック：三菱マテリアル（株）製、１３Ｍ−Ｃ
（アロニックス、セロキサイド、デンカボロンナイトライド、タイペークは登録商標）
＜カチオン発生剤＞
・ＣＰＩ−２１０Ｓ：サンアプロ（株）

【0056】

＜粒度分布の測定法＞
各粒子の平均粒径（メジアン径）は、堀場製作所製レーザー回折散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９５０Ｖ２を用いて測定した。すなわち、フランホーファー回折理論およびミーの散乱理論による解析を利用して、湿式法にて測定を行い、粉体をある粒子径から２つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量（体積基準）となる径をメジアン径とした。測定は湿式法、純水中に測定試料少量（耳かき一杯程度）を加えた後、超音波洗浄機中で３分間処理し、試料が分散した溶液を用いた。測定時のスラリーの濃度は、レーザーの透過率が８０％になるように調整した。

【0057】

＜試料作製＞
自転・公転ミキサー（（株）シンキー製あわとり錬太郎 ＡＲＥ２５０）を使用して、水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液およびフィラーの粉末を回転数２０００ｒｐｍで１０分間撹拌した後に、回転数２２００ｒｐｍで１０分間脱泡することにより、以下の試料を調製した。

【0058】

≪実施例１≫
ＰＥＳＵ１、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ１００重量部、１５重量部を秤量して、ポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、実施例１の試料とした。
≪実施例２≫
ＰＥＳＵ２、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ１００重量部、２１．４重量部を秤量して、ポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、実施例２の試料とした。
≪実施例３〜５≫
水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液の種類が異なる以外は、実施例１と同様に、実施例３〜５の試料とした。
≪比較例１≫
アクリル樹脂（水性）塗料、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ１００重量部、１５重量部を秤量してポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、比較例１の試料とした。
≪比較例２≫
アクリル樹脂（熱硬化性）、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ１００重量部、４２．９重量部を秤量してポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、比較例２の試料とした。
≪比較例３≫
アルキド樹脂塗料（油性）、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ１００重量部、１５．９重量部を秤量してポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、比較例３の試料とした。
≪比較例４≫
エポキシ樹脂（光硬化性）、平均粒径７．５μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−２００）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、およびＣＰＩ-２１０Ｓを、それぞれ７０重量部、３０重量部、３０重量部、０．３重量部を秤量して、ポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、比較例４の試料とした。

【表4】

≪実施例６≫
ＰＥＣＵ１、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ１００重量部、３５重量部を秤量して、ポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、実施例６の試料とした。
≪比較例５、６≫
フィラーの種類が異なる以外は、実施例６と同様に、比較例５および６の試料とした。
≪比較例７≫
ＰＥＣＵ１のみを試料とした。
≪比較例８≫
黒色アルマイト処理のみとした（下記［１．放熱特性の評価］では使用するアルミニウム板の片面を黒色アルマイト処理したものを用いた）。

【表5】

≪実施例７〜２７≫
さらに、色味の調整や放熱効果を高めるために、第一のフィラーとして平均粒径７．５μｍコーディエライト（ＳＳ−２００）と第二のフィラーを添加した。水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液およびフィラーの添加量の割合を下記に示す。試料の作製手順は実施例６と同様である。なお実施例７、１４、２１において、第一のフィラーとは異なる粒径のコーディエライトを併用しており、実質第二のフィラーを含む構成ではないが、便宜的に表６において、第二のフィラー欄に粒径の異なるコーディエライトを記載した。
≪比較例９〜１１≫
第一のフィラーとしてアルミナと第二のフィラーとして酸化チタンを添加した。水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液および追加フィラーの添加量の割合を下記に示す。試料の作製手順は実施例６と同様である。

【表6】

【0059】

［１．放熱特性の評価］
実施例および比較例について、放熱特性の評価を示す。
［１−１ 放熱部材の調製］
スピンコーターを用いて、実施例および比較例の各試料を４０×４０（ｍｍ）四方で厚み０．４ｍｍのアルミニウム板に塗布した。スピンコーターの回転数は、それぞれの実施例および比較例の塗膜が約３０μｍになるように調整した。膜厚は、Ｎｉｋｏｎ社製 ＤＩＧＩＭＩＣＲＯ ＭＦＣ−１０１Ａを使用して測定した。
ホットプレートを用いて、１３０度で３分間加熱し、塗布した実施例および比較例の各試料を乾燥させ、アルミニウム板を有する放熱部材を形成した。
比較例２に係る放熱部材は、調製した試料を４０×４０（ｍｍ）四方で厚み０．４ｍｍのアルミニウム板にスピンコートで塗布した後に１９０度のホットプレートで硬化させ、アルミニウム板を有する放熱部材を形成した。
比較例４に係る放熱部材は、調製した試料を４０×４０（ｍｍ）四方で厚み０．４ｍｍのアルミニウム板にスピンコートで塗布した後に紫外線照射器で硬化させ、アルミニウム板を有する放熱部材を形成した。
比較例７に係る放熱部材は、ＰＥＣＵ１のみをアルミニウム板に塗布した後に乾燥させたものである。比較例８に係る放熱部材は、樹脂を有さず、アルミニウム板の片面を黒色アルマイト処理したものである。

【0060】

［１−２ 放熱特性の評価Ｉ］
放熱部材のアルミ面側とトランジスタ（東芝トランジスタ製 シリコンＮＰＮ 三重拡散形 ２ＳＤ２０１２）を両面テープ（住友スリーエム（株）製 熱伝導性接着剤転写テープＮｏ．９８８５）を用いて貼り合わせた。トランジスタの放熱部材を貼り合わせる面の裏面にＫ熱電対（理化工業（株）製ＳＴ−５０）を取り付け、データロガーを用いてパソコンにてその温度を記録した。このトランジスタを取り付けた放熱部材を４０℃に設定した恒温槽中央に静置し、トランジスタの温度が４０℃で一定になったことを確認した後、トランジスタに直流安定化電源を用いて１．１８Ｖを印加し、トランジスタ表面の温度変化を測定した。

【0061】

実施例１〜５および比較例１〜４の試料を用いて放熱部材を調製し、その放熱特性を評価した。評価結果を下記に示す。

【表7】

【0062】

表７の示す結果から、本発明の実施例１〜５の水性塗料を用いた放熱部材は、比較例１〜４と比較して優れた放熱性を有していることがわかる。また、実施例１〜５の水性塗料を用いた放熱試験結果から、樹脂の種類はポリカーボネート−ポリウレタン、ポリエステル−ポリウレタン、ポリエステル−ポリカーボネート−ポリウレタンが特に好ましい。

【0063】

［１−３ 放熱特性の評価ＩＩ］
放熱部材の金属面側とセラミックヒーター（坂口電熱（株）製マイクロセラミックヒーターＭＳ−３）を両面テープ（住友スリーエム（株）製 熱伝導性接着剤転写テープＮｏ．９８８５）を用いて貼り合わせた。セラミックヒーターの放熱部材を貼り合わせる面の裏面にＫ熱電対（理化工業（株）製ＳＴ−５０）を取り付け、データロガーを用いてパソコンにてその温度を記録した。このヒーターを取り付けた放熱部材を４０℃に設定した恒温槽中央に静置し、セラミックヒーターの温度が４０℃で一定になったことを確認した後、セラミックヒーターに直流安定化電源を用いて１４Ｖを印加し、セラミックヒーター表面の温度変化を測定した。セラミックヒーターは一定の熱量を発生しているので、取り付けてある放熱部材の放熱効果が高いほど、セラミックヒーターの温度は低下する。すなわち、セラミックヒーターの温度が低くなる放熱部材ほど放熱効果が高いといえる。

【0064】

実施例６〜２７および比較例５〜１１の試料を用いて放熱部材を調製し、その放熱特性を評価した。評価結果を下記に示す。

【表8】

【表9】

【0065】

表８の示す結果から、本発明の水性塗料を用いた放熱部材は、優れた放熱性を有していることがわかる。表９の示す結果から、本発明の水性塗料を用いた放熱部材は、第二のフィラーを添加しても放熱性能が損なわれることはなく、特に窒化ホウ素、アルミナは熱伝導率が高いため、水性塗料から形成された膜の放熱効果をより向上させることができるため好ましい。また、酸化チタンは塗料中に均一に分散し、塗膜を白に着色できるため好ましい。チタンブラックは塗料中に均一に分散し、塗膜を黒に着色できるため好ましい。

【0066】

［２．膜物性の評価］
実施例および比較例について、膜物性の評価を示す。［２．膜物性の評価］で用いた試料は、［１．放熱特性の評価］で用いたものと同様である。

【0067】

［２−１ 耐熱性の評価］
アルミカップに試料を流し込み、常温で２４時間乾燥した。なお、塗膜の厚さは乾燥後に１ｍｍとなるよう調整した。この塗膜を切り取り、示差熱熱重量同時測定装置ＥＸＳＴＡＲ ＴＧ／ＤＴＡ６０００シリーズ（ＳＩＩナノテクノロジー（株）社製）を用いて、塗膜の５％質量損失温度を測定した。

【表10】

【0068】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、優れた耐熱性を有することがわかる。このため、より高い温度領域での使用が可能である。また、助溶剤を含有する実施例１と、助溶剤を含有しない実施例２〜５を比較すると、助溶剤が入っていないものが好ましく、実施例２〜５と比較例１、３および４を比較すると、実施例２〜５が好ましく、実施例２のポリエステル−ポリウレタン、実施例３のポリカーボネート−ポリウレタンもしくは実施例４および５のポリエステル−ポリカーボネート−ポリウレタンが特に好ましい。また、熱硬化性アクリル塗料硬化膜（比較例２）については、耐熱性は非常に優れているが、加熱による体積収縮率が大きくクラックが入って基材から剥がれ落ちてしまうため好ましくない。

【0069】

［２−２ 塗膜密着性の評価］
厚さ０．４ｍｍのアルミニウム板、厚さ０．４ｍｍの銅版、厚さ１．２ｍｍのマグネシウム板および厚さ０．２ｍｍのステンレス板のそれぞれに試料をスピンコーターで塗装し、１３０℃で３分加熱乾燥した。なお、塗膜の厚さは乾燥後に３０μｍとなるよう調整した。密着性試験は、ＪＩＳ−Ｋ５６００−５−６に準じ、１０×１０で１００マスの切り込みを付け、ＴＱＣ ＩＳＯ付着テープ／ＳＴＡＮＤＡＲＤ（コーテック（株）社製）を用い、塗膜の剥離の有無を判定した。全く剥離しなかった場合を◎、剥離しなかったマスの数が９０マス以上の場合を○、７０マス以上９０マス未満の場合を△、７０マス未満の場合を×とした。

【0070】

実施例２〜４および比較例１〜４で作製した試料を用いて、製膜した塗膜の密着性試験を行った結果を下記に示す。

【表11】

【0071】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、いずれも優れた基材密着性を有することがわかる。また、ポリカーボネート−ポリウレタンおよびポリエステル−ポリウレタンの塗膜はいずれの基材に対しても密着性が極めて優れており特に好ましい。基材との密着性に優れているため、発熱部から効率よく熱が伝わり高い放熱性能を得ることができる。

【0072】

［２−３ 耐屈曲性の評価］
実施例２〜４および比較例１〜４で作製した試料を用いて、製膜した塗膜の耐屈曲性試験を行った結果を下記に示す。厚さ０．４ｍｍのアルミニウム板に試料をスピンコーターで塗装し、１３０℃で３分加熱乾燥した。なお、塗膜の厚さは乾燥後に３０μｍとなるよう調整した。耐屈曲性試験は、アルミニウム板を、塗膜面を外側にして９０度折り曲げたとき、塗膜に亀裂ができなかったものを○、亀裂ができたものを×とした。

【表12】

【0073】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、実施例２〜４のいずれも、非常に優れた耐屈曲性を有することがわかる。このため、基材への塗装後に打ち抜きや曲げ加工なども可能となる。

【0074】

［２−４ 引っかき硬度の評価］
実施例２〜４で作製した試料を用いて、製膜した塗膜の塗膜硬度の評価を行った結果を下記に示。厚さ０．４ｍｍのアルミニウム板に試料をスピンコーターで塗装し、１３０℃で３分加熱乾燥した。なお、塗膜の厚さは乾燥後に３０μｍとなるよう調整した。引っかき硬度テストの方法は、ＪＩＳ−Ｋ−５−４に準じた。

【表13】

【0075】

上記の結果から、実施例３のポリカーボネート−ポリウレタンおよび実施例４のポリエステル−ポリカーボネート−ポリウレタンは、柔軟性を持つにもかかわらず優れた引っかき硬度を有していることがわかる。このため、傷がつきにくい。また、本発明の水性塗料からなる塗膜は、一度ついた傷が緩和され傷が目立たなくなることから、外装塗料としても優れている。熱硬化性アクリル塗料硬化膜（比較例２）については、引っかき硬度は優れているが、基材との密着性が弱く基材から剥がれ落ちてしまうため好ましくない。

【0076】

各種ポリウレタン樹脂ディスパージョン液とフィラーからなる塗料を作製することで、塗膜の密着性、硬度、折り曲げ強度などの膜物性を調節することが可能である。

【0077】

［３．塗料物性の評価］
各種ポリウレタン樹脂ディスパージョン液およびフィラーからなる塗料の物性についての評価を示す。［３．塗料物性の評価］で用いた試料は、［１．放熱特性の評価］で用いたものと同様である。

【0078】

≪実施例２８≫
ＰＥＳＵ２、ＰＥＣＵ１、および平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）を、それぞれ７５重量部、２５重量部、１９．８重量部を秤量して、ポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、実施例２８の試料とした。
≪実施例２９〜３３≫
水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液の種類、および水性ポリウレタン樹脂ディスパージョン液とフィラーの混合比が異なる以外は、実施例２８と同様に実施例２９〜３３の試料とした。

【表14】

【0079】

［３−１ 耐熱性の評価］
実施例２８〜３３の試料を用いて製膜した塗膜の耐熱性を、［２−１ 耐熱性の評価］と同様の手順で評価した。

【表15】

【0080】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、高い耐熱性を有することがわかる。このため、より高い温度領域での使用が可能である。また、実施例２８〜３３から、ポリエステル−ポリウレタンの添加量により耐熱性の改善が可能であることがわかる。

【0081】

［３−２ 塗膜密着性の評価］
実施例２８〜３３の試料を用いて製膜した塗膜の密着性を、厚さ０．４ｍｍのアルミニウム板を用いて、［２−２ 塗膜密着性の評価］と同様の手順で評価した。なお全く剥離しなかった場合を◎、剥離しなかったマスの数が９０マス以上の場合を○、７０マス以上９０マス未満の場合を△、７０マス未満の場合を×とした。

【表16】

【0082】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、密着性に優れていることがわかる。また、ガラス転移点が低く密着性の良いポリカーボネート−ポリウレタンを２５％以上塗料に添加すると、基材と塗膜の密着性がさらに向上し好ましい。ポリウレタン樹脂微粒子を混合することで、各ポリウレタン塗膜の特性を発現させることができる。

【0083】

［３−３ 耐屈曲性の評価］
実施例２８〜３３の試料を用いて製膜した塗膜の耐屈曲性を、［２−３ 耐屈曲性の評価］と同様の手順で評価した。

【表17】

【0084】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、実施例２８〜３３のいずれも、非常に優れた耐屈曲性を有することがわかる。このため、基材への塗装後に打ち抜きや曲げ加工なども可能となる。

【0085】

［３−４ 引っかき硬度の評価］
実施例２８〜３３の試料を用いて製膜した塗膜の引っかき硬度を、［２−４ 引っかき硬度の評価］と同様の手順で評価した。

【表18】

【0086】

上記の結果から、本発明の水性塗料からなる塗膜は、優れた耐屈曲性を有しているにもかかわらず、優れた引っかき硬度を有していることがわかる。このため、傷がつきにくい。また、ポリカーボネート−ポリウレタンを５０％以上添加することで引っかき硬度がさらに向上し傷がつきにくくなり好ましい。また、本発明の水性塗料からなる塗膜は、一度ついた傷が緩和され傷が目立たなくなることから、外装塗料としても優れている。

【0087】

［４．塗料物性の評価］
各種ポリウレタン樹脂ディスパージョン液とフィラーからなる塗料に分散剤、消泡剤などの各種の添加剤を加えることで、塗料のハンドリングおよび保存安定性を改善することが可能である。
各種ポリウレタン樹脂ディスパージョン液、フィラー、および添加剤からなる塗料の物性についての評価を示す。［４．塗料物性の評価］に用いた試料を構成する成分材料は次のとおりである。
＜分散剤＞
・高分子量酸性ポリマーアルキロールアンモニウム塩溶液：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＡＮＴＩ−ＴＥＲＲＡ−２５０
・顔料親和性高分子量ブロック共重合物：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９０
・顔料親和性共重合物：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９１
・顔料親和性コポリマー：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９４Ｎ
・顔料親和性コポリマー：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９９
・顔料親和性アクリルコポリマー：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−２０１２
（ＡＮＴＩ−ＴＥＲＲＡ、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫは登録商標）
＜消泡剤＞
・破泡性ポリマー／疎水性粒子混合物：ビックケミー・ジャパン（株）（商品名）ＢＹＫ−１７１０

【0088】

≪実施例３４≫
ＰＥＣＵ１、平均粒径１．７μｍの合成コーディエライト（ＳＳ−１０００）、およびＡＮＴＩ−ＴＥＲＲＡ−２５０を、それぞれ１００重量部、１５重量部、１．７２重量部を秤量して、ポリプロピレン製の容器に入れ、自転・公転ミキサーで混合し、実施例３４の試料とした。
≪実施例３５〜４０≫
添加剤の種類および添加量が異なる以外は、実施例３４と同様に調製し、実施例３５〜４０の試料とした。

【表19】

【0089】

［４−１ 分散剤による効果］
フィラーの沈降を防止するための分散剤の効果について評価結果を下記に示す。分散効果の確認は、実施例３４〜３９および実施例４の試料３０ｇを、５０ｍｌのガラスサンプル瓶に詰め５日間静置し、その後ガラスサンプル瓶を手で上下に振って振盪し、振盪開始直後から３分未満でフィラーが再分散したものを○、３分以上１０分未満でフィラーが再分散したものを△、再分散しなかったものを×とした。

【表20】

【0090】

ＡＮＴＩ−ＴＥＲＲＡ−２５０はレオロジーコントロール剤であり、フィラーの沈降速度は軽減できたが、振盪によってフィラーを再分散させることはできなかった。このことから、ＡＮＴＩ−ＴＥＲＲＡ−２５０は、他の分散剤と併用することで、フィラーの沈降速度を減速させることができると考えられる。ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９１とＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−２０１２は、沈降するフィラーの量を減らすことができたが、振盪による分散に少し時間がかかった。このことから、比較的粒径の大きいフィラーまで分散が可能であることが分かった。ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９９は、沈降するフィラーの量は添加剤無しのものとほぼ変わらなかったが、振盪により容易にフィラーが分散した。このことから、フィラーどうしの凝集を防止するのに有効であることがわかった。
一方、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９０は、ほぼ効果が見られず、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９４Ｎは、添加直後からポリウレタン樹脂微粒子が沈降または凝集してしまった。これは、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１９４Ｎの酸価が他の分散剤と比較すると大きく、添加により分散液のｐＨが上昇したことに起因する。本発明の塗料に適した分散剤を選択することで、効果的にフィラーを分散させることが可能となり、放熱性能を効果的に発現させることができる。
［４−２ 消泡剤による効果］
以下に記載するのは、本発明のさらなる改良された態様である。実施例４の水性塗料は、十分な放熱効果を示しているが、アルミニウム板へのさらなる密着効果を与えるために、消泡剤を添加した態様である実施例４０（表１９参照）を製造した。実施例４０は、実施例４に比べて消泡効果が高く、密着性（塗膜の成膜性）がさらに優れる。すなわち、水性塗料中にフィラーが沈殿した場合、塗料を振盪・撹拌して再度フィラーを分散させる必要が生じた場合には消泡剤の添加が有効である。試験は以下のように行った。
実施例４０および実施例４の試料３０ｇを、５０ｍｌのガラスサンプル瓶に詰め、ガラスサンプル瓶を手で上下に振って３分間振盪し、振盪終了直後から１０分間静置して、気泡の有無を確認した。また、成膜性の評価については、厚さ０．４ｍｍのアルミニウム板に振盪後１０分間静置した塗料を３０μｍ製膜し、塗膜にムラが生じる様子を観察した。
実施例４０のＢＹＫ−１７１０を添加した塗料では、振盪後にマクロな気泡は生じず、僅かに生じたミクロな気泡も１０分後にはすべて消えることが確認できた。また、製膜時にも気泡によるムラやはじきなどは生じず、均一な膜が形成できた。
［４−３ 放熱特性の評価］
実施例４０の試料を用いて［４−２ 消泡剤による効果］で作製した塗装済みアルミニウム板を放熱部材として用い、アルミ面側とトランジスタ（東芝トランジスタ製 シリコンＮＰＮ 三重拡散形 ２ＳＤ２０１２）を両面テープ（住友スリーエム（株）製 熱伝導性接着剤転写テープＮｏ．９８８５）を用いて貼り合わせた。トランジスタの放熱部材を貼り合わせる面の裏面にＫ熱電対（理化工業（株）製ＳＴ−５０）を取り付け、データロガーを用いてパソコンにてその温度を記録した。このトランジスタを取り付けた放熱部材を４０℃に設定した恒温槽中央に静置し、トランジスタの温度が４０℃で一定になったことを確認した後、トランジスタに直流安定化電源を用いて１．１８Ｖを印加し、トランジスタ表面の温度変化を測定した。その評価結果を下記に示す。

【表21】

表２１の示す結果から、本発明の実施例４０の水性塗料を用いた放熱部材は、実施例４と比較してほぼ同程度の放熱性を有していることがわかる。このことから、消泡剤は放熱特性に悪影響を及ぼさないことが分かる。むしろ、塗膜中に気泡ができたり、気泡によって塗膜にムラが生じたりすることにより、放熱特性に悪影響を及ぼす可能性があるため、消泡剤を添加することでそのようなリスクを回避することができる。

【0091】

本明細書中で引用する刊行物、特許出願および特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ限度で、ここで参照して組み込む。

【0092】

本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞および同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「〜を含むが限定しない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、請求項に記載されていない要素を示すものとは解釈されないものとする。

【0093】

本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読んだ上で、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組み合わせも本発明に包含される。

【符号の説明】

【0094】

１０ 放熱部材、膜
１１ 第一のフィラー
１２ 第二のフィラー
１３ 金属板
１４ 金属板を有する放熱部材
２０ 電子デバイス
２１ ガラス基板
２２ 陽極
２３ エレクトロルミネセンス層
２４ 陰極
２５ 乾燥剤
２６ 封止体
２７ 接着剤
３０ 電子部品
４０ モーター本体
４１ 外表面
５０ モーター
６０ バッテリー本体
７０ バッテリー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】