CN104206039B

CN104206039B - 经镀敷加工的塑料机壳

Info

Publication number: CN104206039B
Application number: CN201380013541.1A
Authority: CN
Inventors: 中本正仁; 川口英郎; 川口英一郎; 酒井比吕志
Original assignee: UMG ABS Ltd
Current assignee: Techno UMG Co Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2013189690A; JP5965684B2; WO2013137375A1; KR20140138708A; CA2866813A1; CN104206039A

Abstract

根据本发明，提供塑料机壳和使包含热塑性树脂的部件基材密合于上述塑料机壳的电气制品用部件，对于该塑料机壳，能够实现树脂化引起的形状的复杂化、薄壁化和轻质化，即使薄壁化、轻质化也具有与镁的金属机壳同等的刚性和高温度条件下的耐久性，并且通过抑制与薄壁化、轻质化相伴的翘曲、尺寸精度的降低，从而能够确保制品的安全性。本发明涉及经镀敷加工的塑料机壳，其具有：将ISO 178：2001的弯曲模量为4,000～22,000MPa的填充剂增强塑料成型而成的塑料机壳主体、和在上述塑料机壳主体的表面的至少一部分形成的厚5～50μm的镀层。

Description

经镀敷加工的塑料机壳

技术领域

本发明涉及用作电气制品的内部机壳等的经镀敷加工的塑料机壳(chassis)。

本申请基于2012年3月14日在日本申请的特愿2012-057957号要求优先权，将其内容援用于此。

背景技术

对于移动电话、笔记本电脑等弱电制品的壳体，与制品的薄壁化相伴，需要高的刚性。本用途中，目前为止多使用采用镁的模铸、搅熔模塑成型的金属壳体。最近，作为金属壳体的替代品，也开始使用对聚碳酸酯树脂、聚碳酸酯/ABS树脂等的塑料壳体采用电镀而厚附金属以提高刚性的产物。

此外，对于在电气制品的内部设置的内部机壳也需要高刚性，因此使用了镁等的金属机壳。最近，对于电气制品的内部机壳，作为金属机壳的替代，研究了塑料机壳。其原因在于，树脂化产生的复杂的形状的成型成为可能，而且薄壁化、轻质化成为可能。

对于复杂的形状的塑料机壳，也要求与镁的金属机壳同等的高刚性、强度和耐久性，要求通过树脂化而实现了薄壁化、轻质化后的安全性的确保。但是，以往的塑料机壳不能说能充分地应对这些要求。

专利文献1中提出了对将ABS树脂和ABS树脂以外的树脂进行2色成型而成的壳体主体的ABS树脂部进行了镀敷的塑料壳体。但是，上述塑料壳体用于将安装于印刷配线板的电子部件屏蔽，并不涉及塑料机壳。

此外，专利文献2中提出了在塑料壳体使厚5～30μm的镀层析出而提高刚性和硬度的方法。但是，上述方法没有考虑面向电气制品的内部机壳，仅凭上述方法，与内部机壳的树脂化产生的形状的复杂化、薄壁化、轻质化相伴的安全性的确保不能说充分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：实公平7-1833号公报

专利文献2：特开2005-154864号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供塑料机壳和使包含热塑性树脂的部件基材密合于上述塑料机壳的电气制品用部件，对于该塑料机壳，能够实现树脂化产生的形状的复杂化、薄壁化和轻质化，即使薄壁化、轻质化也具有与镁的金属机壳同等的刚性和高温度条件下的耐久性，并且通过抑制与薄壁化、轻质化相伴的翘曲、尺寸精度的降低，从而能够确保制品的安全性。

用于解决课题的手段

本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态，其特征在于，具有：将ISO 178：2001的弯曲模量为4,000～22,000MPa的填充剂增强塑料成型而成的塑料机壳主体、和在上述塑料机壳主体的表面的至少一部分形成的厚5～50μm的镀层。

本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态优选满足下述的技术特征。

在将上述填充剂增强塑料成型而成的试验片(12.5mm×127mm×1mm厚)的表面在与上述镀层相同的条件下形成镀层而成的镀敷加工试验片的ISO 178：2001的弯曲模量为25,000～60,000MPa。

即，本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态优选满足下述的技术特征。

在将上述填充剂增强塑料成型而成的12.5mm×127mm×1mm厚的试验片的表面在与上述镀层相同的条件下形成镀层而成的镀敷加工试验片的ISO 178：2001的弯曲模量为25,000～60,000MPa。

本发明的电气制品用部件的一形态，其特征在于，具有：本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态和与上述经镀敷加工的塑料机壳密合的包含热塑性树脂的部件基材。

发明的效果

本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态，能够实现树脂化产生的形状的复杂化、薄壁化和轻质化，即使薄壁化、轻质化也具有与镁的金属机壳同等的刚性和高温度条件下的耐久性，并且通过抑制与薄壁化、轻质化相伴的翘曲、尺寸精度的降低，从而能够确保制品的安全性。

本发明的电气制品用部件的一形态，由于使包含热塑性树脂的部件基材密合于本发明的塑料机壳的一形态，因此作为更接近内藏内部机壳的制品的部件而完成，能够使制品的组装工序简单化。

具体实施方式

本说明书中的机壳，意味着将印刷配线板、电子部件固定的基础构件，与容纳它们的壳体(也称为箱体、外壳)区别。

本说明书中的填充剂增强塑料的弯曲模量是对于12.5mm×127mm×4mm厚的试验片按照ISO 178：2001测定的弯曲模量。

本说明书中的镀敷加工试验片的弯曲模量是对于12.5mm×127mm×1mm厚的试验片镀敷加工的产物按照ISO 178：2001测定的弯曲模量。

＜经镀敷加工的塑料机壳＞

本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态具有将填充剂增强塑料成型而成的塑料机壳主体和在上述塑料机壳主体的表面的至少一部分形成的镀层。

(填充剂增强塑料)

填充剂增强塑料包含热塑性树脂、填充剂和根据需要的其他成分。

热塑性树脂的种类并无特别限定。作为热塑性树脂，可列举聚酰胺(尼龙6、尼龙66等)、聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等)、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、苯乙烯系树脂(聚苯乙烯、ABS树脂等)、液晶聚酯等。

此外，可以是共聚物(丙烯腈和苯乙烯的共聚物、尼龙6和尼龙66的共聚物等)，也可以是上述热塑性树脂的混合物(包含合金)。

填充剂的种类并无特别限定。作为填充剂，可列举无机填充剂、有机填充剂、植物系填充剂等。

作为无机填充剂，可列举无机纤维(玻璃纤维、碳纤维等)、对无机纤维进行了金属涂布的产物、无机物(硅灰石、滑石、云母、玻璃薄片、玻璃珠、钛酸钾、碳酸钙、碳酸镁、炭黑、科琴黑等)、金属、合金(铁、铜、锌、铝等)、金属氧化物的纤维、金属氧化物的粉末等。

作为有机填充剂，可列举聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、芳族聚酰胺纤维、丙烯腈纤维等。

作为植物系填充剂，可列举洋麻、竹纤维等。

纤维可以是短切纤维，也可以是长纤维。

作为填充剂，从以少的配合获得高刚性的方面出发，优选玻璃纤维或碳纤维。

作为其他成分，可列举抗静电剂、阻燃剂(溴系、磷系、氢氧化物等)、阻燃助剂(三氧化锑、聚四氟乙烯等)、表面外观改进剂、耐候性改进剂、抗氧化剂、热稳定剂、紫外线吸収剂、抗菌剂、粘着赋予剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、相容剂、导电性填料、防老剂、防制雾剂等。

填充剂增强塑料通过将热塑性树脂和填充剂、根据需要的其他成分使用混合装置(亨舍尔混合机、滚筒混合机、诺塔混合机等)混合而得到。进而，可使用混炼装置(单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、班伯里混炼机、共捏合机等)混炼。

热塑性树脂和填充剂的配合量，为使填充剂增强塑料的弯曲模量成为4,000～22,000MPa的量。

填充剂增强塑料的弯曲模量为4,000MPa以上，优选为8,000MPa以上。此外，为22,000MPa以下，优选为21,000MPa以下。更具体地，为4,000～22,000MPa，优选为8,000～21,000MPa。如果填充剂增强塑料的弯曲模量为4.000MPa以上，可抑制经镀敷加工的塑料机壳的翘曲，此外，热循环性优异。如果填充剂增强塑料的弯曲模量为22,000MPa以下，成型加工性变得良好。

(塑料机壳主体)

塑料机壳主体是将填充剂增强塑料成型而成。作为填充剂增强塑料的成型加工法，可列举注射成型法、注射压缩成型法、模压成型法、挤出成型法(包含异型)、吹塑成型法、真空成型法、圧空成型法、压延成型法、吹胀成型法等。这些中，从大量生产性优异，能够得到高尺寸精度的成型品的方面出发，优选注射成型法、注射压缩成型法。

(镀层)

镀层的厚度为5μm以上，优选为10μm以上，更优选为15μm以上，进一步优选为25μm以上。此外，为50μm以下，优选为45μm以下，更优选为40μm以下。更具体地，为5～50μm，优选10～45μm，更优选15～40μm，进一步优选25～40μm。如果镀层的厚度为5μm以上，经镀敷加工的塑料机壳的刚性充分地提高。如果镀层的厚度为50μm以下，可抑制翘曲，而且热循环性优异。

作为镀层的厚度的测定方法，可列举采用电解式膜厚计的方法、采用扫描型电子显微镜的镀层断面观察等。

采用电解式膜厚计的方法以镀层作为阳极进行电解，则镀层的溶解量与通电的电量成比例的法拉第定律为基本原理。溶解量用溶解面积[A]与厚度[T]之积表示，电量用通电时间[T]与电流[I]之积表示。

溶解量＝A×t＝K×I×T

其中，K是因镀层而异的常数。

采用扫描型电子显微镜的镀层断面观察是将经镀敷加工的塑料机壳断面切出，用扫描型电子显微镜观察的方法。作为将断面切出的方法，可列举采用精密切割机的方法、采用激光切割机的方法、采用FIB的方法等。采用精密切割机的方法中，必须对切削面研磨，通过将研磨后的断面(多层被膜(铜、镍、铬等))进行硝酸浸蚀，则能够使多层被膜的边界显著地显现。

本发明的一方案中，从能够测定正确的镀层的厚度的方面出发，优选采用电解式膜厚计的方法。

作为镀敷加工的方法，可列举湿式镀敷方法(非电解镀敷、直接镀敷、电镀等)、干式镀敷方法(真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等)。本发明的一方案中，从经镀敷加工的塑料机壳的弯曲模量优异，获得良好的镀敷特性的方面出发，优选湿式镀敷方法。

非电解镀敷法是通过在包含镍、铜等的金属离子的水溶液中加入还原剂(次磷酸钠、硼氢化钠等)，将上述水溶液加热到40～100℃，使塑料机壳主体浸漬于上述水溶液，从而在上述塑料机壳主体的表面均匀地使金属析出，形成镀层的方法。非电解镀敷法中，优选采用浸蚀处理(硫酸/铬等的混合液)将塑料机壳主体的表面化学上粗面化，赋予感应性(催化剂化)。

电镀法是以采用非电解镀敷法在塑料机壳主体的表面形成了导电性被膜的被镀敷体作为阴极，将要镀敷的金属或铂等的不溶性阳极用于阳极，在两极间连接直流电源，给予适当的电位差，从而在阴极表面使由金属离子还原的金属析出，形成镀层的方法。作为析出的金属，可列举铜、镍、铬、金、銀、合金等。

(镀敷加工试验片的弯曲模量)

经镀敷加工的塑料机壳优选满足下述的技术特征。

在将填充剂增强塑料成型而成的试验片的表面，在与制品的镀层相同的条件下形成目标厚度的镀层而成的镀敷加工试验片的弯曲模量为25,000MPa以上，优选为30,000MPa以上。此外，为60,000MPa以下，优选为50,000MPa以下。更具体地，为25,000～60,000MPa，优选为30,000～50,000MPa。

如果镀敷加工试验片的弯曲模量为25,000MPa以上，获得与镁等的金属机壳相当的弯曲模量。如果镀敷加工试验片的弯曲模量为60,000MPa以下，尺寸精度变得良好。镀敷加工试验片的弯曲模量优选30,000～50,000MPa。

(作用效果)

以上说明的本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一方案中，由于以填充剂增强塑料作为原材料，因此能够实现树脂化引起的形状的复杂化、薄壁化和轻质化。

此外，由于在将弯曲模量为4,000～22,000MPa的填充剂增强塑料成型而成的塑料机壳主体的表面的至少一部分形成了厚5～50μm的镀层，因此即使薄壁化、轻质化，也具有与镁的金属机壳同等的刚性。

此外，由于以将弯曲模量为4,000～22,000MPa的填充剂增强塑料成型而成的塑料机壳主体作为基础，因此具有高温度条件下的耐久性。

利用这样的经镀敷加工的塑料机壳，通过抑制与薄壁化、轻质化相伴的翘曲、尺寸精度的降低，从而能够确保制品的安全性。

＜电气制品用部件＞

本发明的电气制品用部件的一形态具有本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态和与上述经镀敷加工的塑料机壳密合的包含热塑性树脂的部件基材。

(部件基材)

部件基材将热塑性树脂成型而成。从与经镀敷加工的塑料机壳的密合性优异的方面出发，优选采用模内成型与经镀敷加工的塑料机壳一体化。

此外，可以是共聚物(丙烯腈与苯乙烯的共聚物、尼龙6与尼龙66的共聚物等)、聚氨酯、软质材料、弹性体。此外，也可以是这些的混合物(包含合金)，还可以是通过填充剂增强的产物。

(模内成型)

模内成型是通过将本发明的经镀敷加工的塑料机壳的一形态设置在成型模具内，在上述成型模具内注入热塑性树脂，从而使包含热塑性树脂的部件基材与经镀敷加工的塑料机壳密合而得到复合部件的成型法。

(作用效果)

以上说明的本发明的电气制品用部件的一形态中，由于在本发明的塑料机壳的一形态中使包含热塑性树脂的部件基材密合，因此作为更接近内藏内部机壳的制品的部件完成，能够使制品的组装工序简单化。

实施例

以下列举实施例和比较例对本发明更详细地说明，但本发明并不限定于这些实施例。

＜测定、评价＞

实施例和比较例中的各种测定、评价采用以下的方法进行。

(填充剂增强塑料的弯曲模量)

对于表1中所示的塑料或填充剂增强塑料，制作12.5mm×127mm×4mm厚的试验片，按照ISO 178：2001测定试验片的弯曲模量。

(镀敷加工试验片的弯曲模量)

对于表1中所示的塑料或填充剂增强塑料，制作12.5mm×127mm×1mm厚的试验片，以表2中所示的构成、目标合计厚度，形成了镀层后，按照ISO 178：2001测定镀敷加工试验片的弯曲模量。

(镀层的厚度)

镀层的厚度使用电解式膜厚计(电测社制造、CT-2)，如下所述测定。

将经镀敷加工的塑料机壳放置于电解式膜厚计。首先，为了测定电镀铬的厚度，将R-51电解液(电测社制造)注入密封圈内，测定电镀铬的厚度。接下来，为了测定电镀镍的厚度，将R-54电解液(电测社制造)注入密封圈内，测定电镀镍的厚度。接下来，为了测定电镀铜的厚度，将R-44电解液(电测社制造)注入密封圈内，测定电镀铜的厚度。

(翘曲)

将经镀敷加工的塑料机壳放置于平滑的标准台，通过目视观察确认翘曲的有无，按照下述的标准评价。

S：无翘曲。

A：略微发生翘曲。

B：发生翘曲。

C：发生大的翘曲。

(尺寸精度)

将经镀敷加工的塑料机壳的毂部(内径φ4mm、壁厚1mm)压入金属螺母(外径φ4mm)，通过目视观察，确认毂部的镀层的开裂的有无，按照下述的标准评价。

S：没有开裂发生。

A：在一部分发生小的开裂。

B：发生开裂。

C：发生开裂直至塑料面。

(热循环性)

对于经镀敷加工的塑料机壳，在下述的热循环条件下试验，通过目视观察确认镀层的膨胀的有无，按照下述的标准评价。

A：无膨胀。

AB：在接点部有微小裂纹。

B：在浇口附近有微小膨胀。

C：由浇口部膨胀。

“热循环条件”

将-30℃×1小时→23℃×15分钟→80℃×1小时→23℃×1小时作为1个循环，将5个循环作为1组，实施3组。

＜塑料、填充剂增强塑料＞

实施例和比较例中使用的塑料、填充剂增强塑料(以下记为材料)如下所述。

[表1]

表中的缩写表示下述的含义。

PC：聚碳酸酯、

ASA：丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂、

PPA：聚邻苯二甲酰胺、

MXD6：尼龙MXD6、

PPE：聚苯醚、

GF：玻璃纤维、

CF：碳纤维。

＜镀敷加工＞

将实施例和比较例中的镀层的构成和合计的厚度示于表2。此外，将连同材料的镀敷加工的条件示于镀敷加工1、2。

[表2]

(镀敷加工1)

成为対象的材料：材料A～E、H。

非电解镀镍：

[1]脱脂(68℃×5分钟)、处理液：荏原ユージライ社制造、ENILEX WE。

[2]水洗。

[3]预浸蚀(40℃×5分钟)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX PE-300A,B。

[4]水洗。

[5]浸蚀(68℃×10分钟)、处理液：铬酸400g/L、硫酸200cc/L。

[6]回收。

[7]水洗。

[8]中和(常温×1分钟)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX RD。

[9]水洗。

[10]特殊中和(常温×2分钟)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX NW。

[11]水洗。

[12]预浸渍(常温×1分钟)、处理液：35质量％盐酸100cc/L。

[13]催化剂化处理(30℃×4分钟)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX CT-580。

[14]水洗。

[15]活性化处理(40℃×3分钟)、处理液：35质量％盐酸100cc/L。

[16]水洗。

[17]非电解镀镍(40℃×5分钟、目标厚度0.5μm)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX NI-100。

[18]水洗。

厚附非电解镀镍：

[2]水洗。

[4]水洗。

[5]浸蚀(68℃×10分钟)、处理液：铬酸400g/L、硫酸200cc/L。

[6]回收。

[7]水洗。

[9]水洗。

[11]水洗。

[12]预浸渍(常温×1分钟)、处理液：35质量％盐酸100cc/L。

[13]催化剂化处理(30℃×4分钟)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX CT-580

[14]水洗。

[15]活性化处理(40℃×3分钟)、处理液：35质量％盐酸100cc/L。

[16]水洗。

[17]厚附非电解镀镍(90℃×60分钟、目标厚度20μm的情形)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENIPAC MM。

[18]水洗。

电镀：

[1]硫酸铜镀敷(25℃×4A/dm²×20分钟、目标厚度20μm的情形)、处理液：硫酸铜200g/L、硫酸60g/L、光泽剂适量。

[2]光泽镀镍(55℃×3.5A/dm²×30分钟、目标厚度20μm的情形)、处理液：硫酸镍300g/L、氯化镍50g/L、硼酸40g/L、光泽剂适量。

[3]镀铬(45℃×30A/dm²×2分钟、目标厚度0.5μm)、处理液：无水铬酸200g/L、硫酸2g/L、添加剂适量。

(镀敷加工2)

成为対象的材料：材料F、G。

非电解镀镍：

[2]水洗。

[3]浸蚀(35℃×7分钟)、处理液：35质量％盐酸220cc/L、TN浸蚀剂200cc/L。

[4]后浸蚀(25℃×2分钟)、处理液：35质量％盐酸60cc/L。

[5]水洗。

[6]催化剂化处理(25℃×3分钟)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX CT-580。

[7]水洗。

[8]加速(40℃×3分钟)、处理液：98％硫酸50cc/L。

[9]水洗。

[10]后加速(40℃×2分钟)、处理液：氢氧化钠20g/L。

[11]水洗。

[12]非电解镀镍(40℃×5分钟、目标厚度0.5μm)、处理液：荏原ユージライト社制造、ENILEX NI-100。

[13]水洗。

电镀：

[实施例1]

(填充剂增强塑料的弯曲模量)

使用注射成型机，将材料F成型为12.5mm×127mm×4mm厚的试验片。对于上述试验片，进行了弯曲模量的测定。将结果示于表3。

(镀敷加工试验片的弯曲模量)

使用注射成型机，将材料F成型为12.5mm×127mm×1mm厚的试验片，以表2中所示的构成、目标合计厚度a形成镀层，得到了镀敷加工试验片。

对于上述镀敷加工试验片，进行了弯曲模量的测定。将结果示于表3。

(经镀敷加工的塑料机壳)

使用注射成型机，将材料F成型为80mm×125mm×1.5mm厚的塑料机壳主体(移动设备用内部机壳试验片)，以表2中所示的构成、目标合计厚度a，形成镀层，得到了经镀敷加工的塑料机壳。对于上述经镀敷加工的塑料机壳，测定镀层的厚度，评价翘曲、尺寸精度和热循环性。将结果示于表3。

[实施例2～25、比较例1～5]

将材料F变为表3、4中所示的材料，将镀层的构成、目标合计厚度a变为表3、4中所示的构成、目标合计厚度以外，与实施例1同样地得到了试验片、镀敷加工试验片和经镀敷加工的塑料机壳。将结果示于表3、4。

[考察]

实施例1～25的经镀敷加工的塑料机壳，确保了弯曲模量为25,000MPa以上的高刚性，而且翘曲、尺寸精度、热循环性等镀敷特性优异。

而镀层薄的比较例1～3的弯曲模量为25,000MPa以下，刚性不足。材料的刚性不到4,000MPa的比较例4、5的经镀敷加工的塑料机壳的弯曲模量为25,000MPa以上，刚性得以确保，但镀敷特性大幅地劣化。

产业上的利用可能性

本发明的经镀敷加工的塑料机壳能够应用于笔记本型的PC、平板型的PC、便携信息终端、移动电话机、智能手机、便携型游戏机、电子词典、电子书终端、便携型音频/视频播放器、汽车导航装置、其他的所有电气制品的内部机壳，因此产业上极其有用。

此外，将经镀敷加工的塑料机壳设置于成型模具内，通过模内成型与部件基材密合的电气制品用部件作为更接近内藏内部机壳的制品的部件完成，能够使制品的组装工序简单化，因此产业上极其有用。

Claims

1.经镀敷加工的塑料机壳，其具有：将ISO 178：2001的弯曲模量为4,000～22,000MPa的填充剂增强塑料成型而成的塑料机壳主体、和在上述塑料机壳主体的表面的至少一部分形成的厚5～50μm的镀层，其满足下述的技术特征：

在将上述填充剂增强塑料成型而成的12.5mm×127mm×1mm厚的试验片的表面、在与上述镀层相同的条件下形成镀层而成的镀敷加工试验片的ISO 178：2001的弯曲模量为25,000～60,000MPa。

2.电气制品用部件，其具有：权利要求1所述的经镀敷加工的塑料机壳、和与上述经镀敷加工的塑料机壳密合的包含热塑性树脂的部件基材。