JP4188071B2 - Composite of metal and thermoplastic composition and method for producing the same - Google Patents

Composite of metal and thermoplastic composition and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の筐体や構造部材に用いられる金属と熱可塑性組成物の複合体とその製造方法に関するものである。更に詳しくは、従来は金属部材とゴム製Oリングやゴム製充填物とからなっていた複数の部材を一体化し、複合化した1個、又は少数の部材に代える技術に関する。
【0002】
本発明は、金属形状物に、熱可塑性エラストマー(Thermo Plastic Elastomer:以下TPE)の一種である熱可塑性ポリエステルエラストマー(Thermo Plastic Poly-Ester Elastomer:以下TPEE)を主成分とする熱可塑性樹脂組成物が付着した一体化部材を、寸法精度良く与えることができる技術である。前記した電子機器業界のみならず、多くの機械、電気機器の筐体や部品製造に関するものでもある。
【0003】
【従来の技術】
金属とゴムを一体化する術は古くから開発され、金属タイヤコードとゴムを加硫接着して製造するタイヤの生産例に見られるように、現在では多方面で使用されている。しかしながら、金属とTPEを接着剤の使用なしに一体化する技術は知られていない。
【0004】
金属形状物を射出成形金型にインサートし金型を閉めてTPEを射出し得られた成形品において金属部分とTPE部分を強力に接着(固着)させることが出きれば、金属とTPEとの一体化方法として非常に合理的なものとなる。何故なら、金属形状物と、ゴム、又はTPE製の形状物を接着剤の使用で貼り付け一体化しようとすると、実際の生産、例えば1日に数千数万もの個数を量産する場合において、その作業と管理は大変なものだからである。
【0005】
接着の位置ズレ不良や、四季の変化による接着剤の使用条件の調整等に振り回され、高い不良率に泣かされることになろう。インサートした金属形状物への樹脂を射出成形して両者を接着させる方法(以下、「射出接着」と称する。)として、この射出接着法が成功すれば接着位置ズレは考える必要がなくなり、その接着が安定的であれば四季の変化、温度湿度による形状誤差、加工誤差等の誤差を気にすることもなくなる。
【0006】
従来、金属とTPEの射出接着についてあまり関心を持たれることはなかった。それほどの用途がなかったというのが事実であり、多少の需要はもっぱら金属とゴムの加硫接着法で対応されてきた。しかしながら昨今では、電子機器、特に携帯電話やPDAなどで金属製フレームを使う傾向があり、これに振動に弱い部品や振動を発生する部品、例えば液晶表示板や小型スピーカー等を設置する設計が使われ出している。金属フレーム上にて、フレームと前記部品の間にゴム製小型部材を挟んで振動緩衝材とするが、この小型ゴム部材をTPE製に代える動きがある。それ故、金属フレームに小型TPE部材を組み付ける前提で考えれば、合理的な方法として射出接着法が使えないかと考えるのは自然である。
【0007】
ただ、金属を何ら表面処理せぬまま金型にインサートしてTPE類を射出したのでは全く接着しない。そこで本発明者らは、金属形状物の表面に何らかの処理をすることでTPEの射出接着が可能になるのではないかと考え鋭意研究開発した。
【0008】
なお、従来技術として、ポリカーボネート樹脂やABS樹脂などの硬質の熱可塑性樹脂製成形品に特殊インキを印刷硬化しこれを金型にインサートした後でTPEEを主成分とするTPE組成物を射出することで、印刷層とTPE組成物部分を接着し、結果として硬質熱可塑性樹脂成形品とTPE組成物部を一体化するものがある。この技術は公開されており商業化も為されている。即ち、硬質の熱可塑性樹脂に対しては、TPEEを主成分とするTPE組成物のインサート成形法による射出接着は既に実用化されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成する。
本発明者らは、金属形状物を金型にインサートした後で金型を閉めTPE組成物を射出したときに、金属部分とTPE組成物部分が必要な接着力でもって一体化した金属と熱可塑性組成物の複合体が得られる方法を鋭意開発研究した。具体的には、金属形状物の表面に何らかの処理をすることでこれが可能になると考え、表面処理方法を開発せんとした。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の金属と熱可塑性組成物の複合体は、加工された金属形状物と、前記金属形状物の表面に被覆された硬化性の樹脂組成物を含むコーティング材と、前記コーティング材の上面に射出成形により一体に固着された熱可塑性ポリエステルエラストマー及び/又は熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主成分とする熱可塑性成物の形状物とからなる金属と熱可塑性組成物の複合体において、
前記コーティング材の前記樹脂組成物は、ポリウレタン樹脂系、エポキシアルキッド樹脂系、変性アルキッド樹脂系から選択される1種以上であることを特徴とする。
この金属と熱可塑性組成物の複合体の製造方法は、前記金属形状物の表面に、前記コーティング材を塗布して硬化処理する硬化工程、前記硬化処理をした前記金属形状物のコーティング処理済み品を、射出成形金型にインサートするインサート工程、及び前記熱可塑性組成物を射出する射出工程とを含むことを特徴とする。
前記コーティグ材は、熱硬化性であると良い。前記コーティング材の前記樹脂組成物は、活性水素が含まれている塗料、又はインキであると良い。以下、本発明の技術手段を詳細に説明する。
【0011】
〔金属形状物〕
金属の材質としては基本的にはあらゆる物が使える。何故なら、射出成形による固着は金属表面に塗布された塗装層と、TPEE組成物の間でなされているから、金属形状物と塗装層の接着が十分であれば問題は生じない。各金属材質や各金属合金材質に対応できる塗料、インキは数多く提案されて公知である。そこで、下地にその各金属合金材質に適した塗料を塗り、その上塗りにTPEとの射出成形時の接着性(溶融樹脂による熱融着ではなく軟化樹脂による熱融着、又は接着するものでも良く、本発明では熱融着、接着、固着を同義に用いる。)が確認されている塗料を重ね塗りすればよい。
【0012】
ただし、実際に2種種類の塗料を単純重ね塗りすると、射出成形時の熱融着性が低下するなどの不都合が生じることが多い。本発明者等の試験によると、このような場合、下地塗装を半硬化してから上塗りするなど硬化条件を微調節することで解決が可能である。更には、下地にその金属に適した塗料を塗り、その上に接着はするが反応性は低い塗料、例えば1液性アクリル系樹脂塗料等を塗りこれを一旦硬化させ、更にその上にTPEの射出成形時の接着性が確認されている塗料を重ね塗って硬化させる方法も可能である。
【0013】
図1は、電子機器、例えば、携帯電話の構造例を示し、金属フレームとTPE部品の一体化品である。この様な場合で使用する金属材質は、アルミニューム合金、マグネシューム合金、又はステンレス鋼(以下SUSという。)製の板材を加工素材として使用することが多い。本発明では、ダイキャスト加工に用いられるアルミニューウム合金、マグネシューム合金、また、チクソモールドグレードのマグネシューム合金も使える。更にはSUS以外の各種鉄合金、真鍮(黄銅)を含む各種銅合金、ニッケル合金、錫合金類、等の金属にも使用できる。更には、トタン(亜鉛鉄板)等に代表される表面処理された金属材類や金属メッキされた各種金属類も使用できる。
【0014】
射出成形による成形の場合、金属形状物は、鋸加工、フライス加工、放電加工、ドリル加工、プレス加工、研削加工、研磨加工等の機械加工により、射出成形加工のインサート用として必要な形状、構造に加工される。必要な形状、構造に加工された金属形状物は、塗装や印刷しようとする表面に加工油等が付着していないこと、更に長期間の自然放置でその表面に水酸化物や酸化物の被膜、一般的に呼称される錆が出来ていないこと等が必要である。これらは洗浄や研削、研磨、ブラスト加工、バレル加工等で取り除く必要がある。特に、この錆は、研磨やブラスト等で除去加工して表面の更新を行なうのは塗料やインキの付着に非常に有効である。
【0015】
加えて化学エッチング、例えばアルミニューム合金では金属形状物を苛性ソーダ水溶液に短時間浸漬すると良い。金属形状物の表面がミクロ的に溶解して、表面は微細凹凸のある微細シボ面になり、塗料、インキの付着には有効である。このアルカリエッチングは、その後の水洗と希硝酸に漬けるなどの中和を行なってアルカリ分が残存しないようにするなどの追加処理も必要だが、塗料が非常に乗り易くなるので特に有効である。
【0016】
他の金属材質でも研削、研磨、ブラスト加工等の機械加工に加えて化学エッチングを行うのが最善である。但し、これらの前処理加工は、工程数が増えてコストUPするから、そこまでしなくとも最終的に再現性よく必要な射出成形時の熱融着性が得られるのであればこれらの前処理作業を行う必要はない。
【0017】
〔コーティング材〕
コーティング材として、熱硬化性樹脂組成物、又はその他の硬化性の樹脂組成物を含むコーティング材が使用できる。熱硬化性の樹脂組成物としては、ポリウレタン樹脂系塗料、又はインキ、アルキッド樹脂系塗料、変性アルキッド樹脂系塗料、エポキシアルキッド樹脂系塗料が使用できる。また、その他の硬化性の樹脂組成物とは、空気によって酸化硬化もする油脂添加の変性アルキッド塗料、空気中の湿気水分で硬化するポリウレタン系塗料等があり、これらも使用できる。これらの塗料やインキは、1液性や2液性の塗料インキとして市販されておりこれらも好適に使用できる。
【0018】
これらのコーティング材を本発明の実施において生かすにはもう一つのポイントがあり、それは硬化条件である。本発明者らは、従来に培った経験から、硬化後のコーティング材層に活性水素基が存在することが重要とみている。例えば、ポリウレタン樹脂系塗料やインキでは、塗料インキメーカーが提示している硬化条件通りか、又はより若干甘くする、例えば硬化温度を20℃程度下げる、ことが有効である。
【0019】
逆の言い方をすれば、メーカーが提示する硬化条件より著しく厳しい硬化条件とすると、TPEEを含む熱可塑性樹脂組成物をこれらの塗膜に射出したとき接着力が低下して実質的に役に立たぬことが多い。2液性のポリウレタン樹脂系塗料やインキでは、硬化剤にイソシアネート(R-N=C=O)系化合物を使用するのが普通だが、完全硬化まで至らない状況では活性水素基が多数残存している。この活性水素基が溶融したTPEEと反応するのではないかと推定される。
【0020】
その他の硬化性樹脂を含むコーティング材についても同様な見方で判断がつく。塗布するのが硬化性のコーティング材でなければ、TPEE等の熱可塑性樹脂を射出したときに溶融して流れてしまい役にたたない。一方、それらが完全硬化しており、活性水素基が殆ど残っていないとみられる表面に対しては、TPEEの射出成形時の接着性は弱いようであった。
【0021】
エポキシアルキッド樹脂系塗料は、高温硬化タイプと低温硬化タイプがあるが、本発明では双方が使用できる。高温硬化タイプでは通常120℃以上での硬化だが、メーカーから指示された焼付け温度より20℃程度低くするのが好ましい。低温硬化タイプは、メーカー指示の硬化条件でよいが、硬化後にインサート成形するまでの期間が制限されるように見られた。夏場でも1週間は持つもようだが、置き場が異状に高温になるようだとよくは分からない。
【0022】
変性アルキッド樹脂系塗料は1液性のものが好ましく使用できる。これについても焼付け温度はメーカー指定の温度より10〜20℃低くするのが好ましい。硬化後にインサート成形するまでの期間も制限されるようにみられた。これも夏場で1週間程度は品質に影響はない。本発明者らの実験によれば、多種の金属に対しあまり支障なく使えたのは2液性のポリウレタン系樹脂塗料やインキであった。
【0023】
しかしながら、これらのポリウレタン樹脂系塗料などは金属への接着力が一般に弱い。この系統の塗料で市販されている塗料、インキの多くは金属コート用ではなく樹脂コート用が多い。前述したように、金属の表面を前述した化学エッチングなどでして丁寧に前処理しておくと、これらの塗料、インキも強く接着することが判明し、これらもコーティング材として問題はない。
【0024】
ただし、製品の用途によっては金属形状物に丁寧な塗装のための前処理が出来ない場合もある。この様な場合、金属形状物にまず金属用塗料、好ましくはエポキシ系塗料、アルキッド樹脂系塗料等を塗布し、その上面にポリウレタン樹脂系塗料を塗布することを最初に試みる。しかしながら、この塗布は重ね塗りを単純に行うだけでは必ずしも強固なコーティングとはならない。
【0025】
下地塗料を簡易乾燥しただけで重ね塗りすると、塗料が互いに干渉しポリウレタン樹脂系塗料の必要な性質が失われるのか、射出成形時の熱融着性による接着力が急減することが多い。一方、下地塗料を十分に硬化した後で重ね塗りすると、それから得た一体化成形品は接着強度が弱い。この場合、破壊面をみると下地と上塗りの塗装層間で剥がれていることが多い。要するに、射出成形時の塗料と熱可塑性樹脂組成物との熱融着による接着は実用上は問題ない程度の強度であるが塗膜同志の接着が悪いケースとなる。
【0026】
結論的に言えば、一つの方法は、下地塗料を緩めながらも一旦硬化しそこへ上塗料を塗布し硬化することである。ただ、双方の塗料の硬化条件を決める試行錯誤試験が必要だし、これに答える安定した物性の塗料やインキの供給が条件となる。もう一つの方法は、2種の塗膜の間に更に双方に接着し問題を起こさない塗料層を挟む方法で、前述の様に1液性塗料を中間層として使うことができる。実施に当たっては、工程の安定性に加えてコスト面も勘案されるから、何れがよいとは決め付けられない。
【0027】
ポリウレタン樹脂系塗料やインキを使用しないでも簡単な塗布で比較的強く射出成形により接着させることができる。例えば、金属材質がSUSでは、金属表面の研磨と洗浄に加えてエポキシアルキッド樹脂系塗料や変性アルキッド樹脂塗料の一層が塗布後の硬化でTPE組成物を射出して接着が可能である。但し、この場合でも硬化条件やその後の保管期間等について上述したような注意事項があることに注意すべきである。前述した以外に、金属表面へのコーティングは、紫外線(UV)を照射してで硬化するUV硬化インキ、UV硬化塗料であっても良い。
【0028】
〔TPE組成物〕
本発明で使用するTPE組成物は、TPEEを主成分とする熱可塑性樹脂組成物である。この組成物について好ましい組成の内容について述べる。TPEEとしては、ポリアルキレンテレフタレートからなるハードセグメントと、ポリ(ポリメチレンエーテル)グリコールのテレフタル酸エステルからなるソフトセグメントが結合したブロックポリマーが使用できる。
【0029】
更には、ポリブチレンテレフタレートからなるハードセグメントと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールのテレフタル酸エステルからなるソフトセグメントが多数交互に結合したマルチブロックポリマーが好ましく使用できる。これはTPEE類として多くの樹脂製造会社から市販されている。
【0030】
TPEEに加えて、エチレンプロピレンゴム(以下EPR)、ニトリルゴム(以下NBR)、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレンブロックポリマー(以下SEBS)、軟質塩ビ等の生ゴム、又はTPEをコンパウンドしたものも好適に使用できる。また、可塑剤、結晶化核剤、顔料、染料、フィラー、酸化防止剤、離型促進剤、その他の性能向上用添加剤を含んでいてもよい。
【0031】
一般に、市販されているTPEEはシリコーンゴム等に比較して硬度が高いので、硬度を下げるためにSEBSや可塑剤などを加えることは通常行なわれている。また、成形性を向上させるために可塑剤を加えることがあり、透光性を向上させるために結晶化核剤を加えることがあり、成形後の離型が容易になるようシリコーンオイルなどの離型促進剤を加えることがある。これらがコンパウンドされたTPEE系組成物自体も市販されている。これらも好適に使用できる。
射出成形による接着での接着力に注目して言えば、TPEEを主成分として含む熱可塑性樹脂組成物中のTPEE含量は50%以上であることが好ましい。
【0032】
〔インサートと射出成形〕
金属形状物と熱可塑性樹脂組成物との接着(固着)は、次に説明する射出成形法により行う。機械加工された金属形状物は、その表面に前述したコーティング材により前述したコーティング処理される。コーティング処理された金属形状物は、射出成形金型にインサートする。金属形状や大きさで異なるので一概に言えぬが、少量の成形では有人で縦型成形機を使うことができるし、横型成形機であっても良い。横型成形機の場合、金型のインサート箇所に減圧穴を開けておきインサート時に減圧にすることで金属形状物を吸いつけて落下しないようにして有人で成形作業することができる。多数の成形を効率的に済ますには、横型成形機を使って金属形状物のインサートをロボットを使用すると良い。
【0033】
金型を開き、金属形状物をインサートし金型を閉めてから前述したTPEEを主成分として含む熱可塑性樹脂組成物を射出する。冷却後に金型を開き成形品を離型する。射出成形による接着を好ましい状態で進めるには塗布面に出来るだけ高温で溶融樹脂組成物が接触するのが好ましい。それ故、金型温度も成形に支障ないレベルで高い方がよい。具体的に述べると、成形キャビティー(熱可塑性樹脂組成物が成すべき形状を掘り込んだ空間部分)への注入はピンポイントゲートであるのが好ましい。
【0034】
TPEEを主成分として含む熱可塑性樹脂組成物がこのゲートを通過するときに摩擦熱が生じて瞬時に熱可塑性樹脂組成物の温度が数十℃上昇する。また、TPE組成物の成形では、一般的に離型が困難なために金型温度を20〜30℃と低く設定することが多いが、接着に関して言えば40〜70℃と高くすることが良効果を生む。ただ、キャビティー形状によっては金型温度を上げると離型困難になって成形自体が不可能になる場合もある。これらでは成形形状を変更するか、樹脂材料の硬度を上げるなど再検討するしかない。
【0035】
〔成形/射出成形以外の方法〕
前述した金属形状物と熱可塑性樹脂組成物との接着(固着)は、射出成形法以外の方法であっても良い。金型に、塗布硬化処理済みの金属形状物と、TPEEを主成分として含む熱可塑性樹脂組成物からなる厚さの薄い樹脂形状物の双方をインサートし、対の金型を閉め加熱しつつ押し付ける成形法、即ち加熱プレス成形でも両者の一体化品を得ることができる。量産に適した方法とは思えないが、製品形状によっては使える可能性がある。この両者の接着(固着)の原理は、前記した射出成形による接着と同じである。
【0036】
その他に、パイプ状物、板状物などでは押し出し成形という方法が使用されるが、この押し出し成形でも本発明は利用可能である。前述した熱可塑性樹脂組成物が加熱溶融状態の時に塗布硬化処理された金属表面と接触することが重要なだけであり、理論的には如何なる成形方法であっても良い。ただ、押し出し成形では溶融樹脂と金属表面の間にかかる圧力が射出成形等と比較すると著しく低い。この点で最強の接着力を示すことは期待できないが、例えば、断熱材、被覆材をパイプの外周に接着するもの等のように接着強度を必要としないものであれば、押し出し成形であっても良い。
【0037】
〔作用〕
本発明によれば、金属形状物と、TPEEを主成分として含む熱可塑性樹脂組成物とを、インサート手段を使った射出成形やその他による手法で強固に接着することができる。このようなことが可能になったのは、金属形状物に熱硬化性、UV、又はその他の硬化剤による合成樹脂を含む塗料、又はインキを塗布硬化させ、この表面に高温高圧で溶融したTPEEを主成分として含む熱可塑性樹脂組成物が接触することで、塗膜と熱可塑性樹脂組成物が接着できることによる。
【0038】
金属形状物と塗膜との接着力も重要で、金属形状物の物理的エッチングや化学的エッチングも有効である。本発明を使用することで、モバイル電子機器や家電機器の軽量化や工程合理化が実現できる。これらは、電子機器業界に資するものである。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を示して本発明の具体的な実施の形態を示す。
[実施例1]
図1は、携帯電話の構造の一例を示すものであり分解部品図である。ここでは大きな部品5点からなる構造であり、図に示す上から上ケース1、複数個が連結されたハードキー3、中枠4、プリント基板部13、下ケース14等からなる。中枠4は、基本構造を図2で示すようにアルミニューム合金(JISのA5052)製1mm厚シートのプレス加工品である金属形状物5とプリント基板部13とからなる。図3は、これを材料として使ったTPE組成物を射出成形後の形状である。図3の中枠には、フック、ボス6が設置されていないが、これは図3に示すものが出来上がった後に別工程で設置する。
【0040】
この実施例では、図2に示す金属形状物5から、図3に示す金属/TPE組成物一体化品の製作工程について記述する。図3に示すように、アルミニューム合金の金属形状物5には、押しボタン部8、振動等から保護するために金属形状物5の外周に配置された周辺緩衝部9、同じく液晶を保護するための液晶板緩衝部10、同じくスピーカーを保護するためのスピーカー緩衝部11が設置されている。
【0041】
プレス加工で製作したA5052製のアルミニューム合金板形状物は図2の金属形状物5を示すが、プレス加工等で付着するとみられる加工油等を落とすためアセトン(CH3COCH3)に数秒間浸漬する。更に、これを1%濃度の苛性ソーダ水溶液に0.5分浸漬してアルカリエッチングした後、水洗し、1%濃度の硝酸水溶液に1分浸漬して中和し、十分に水洗して乾燥した。
【0042】
金属用塗料の、1液性の変性アルキッド樹脂塗料である「B8655塗料(武蔵塗料社製、東京都豊島区)」を専用溶剤で希釈し前記アルミニューム合金形状物の必要面に塗布した。この塗料の指示硬化条件は120℃×1時間であったが、20℃低い100℃で1時間処理した。次に、市販されている1液性のアクリル樹脂製インキをシクロヘキサノンで希釈して塗料粘度とし上塗り塗布して80℃で1時間乾燥した。次に、市販されている2液性のポリウレタン樹脂系インキに指定硬化剤とシクロヘキサノンを混ぜて塗料粘度とし上塗り塗布して、指定硬化条件より10℃高い90℃で1時間焼付けた。
【0043】
アルミニューム合金形状部と、それに設置される押しボタン部8、周辺緩衝部9、液晶板緩衝部10、スピーカー緩衝部11に対応した射出成形金型を用意する。使用TPE組成物は、SEBSが少量コンパウンドされているTPEE組成物「プリマロイA1500(三菱化学((株))製」と可塑剤と離型促進剤がコンパウンドされているTPEE組成物「ダイナフレックスE5842(JSR(株)社製)」の2:1のペレット混合物とした。このペレットの硬度はJISのA硬度で70度前後である。
【0044】
成形は、金型温度を60℃とし、横型で50トンの射出成形機のノズル温度は210℃として実施した。各TPE組成物は、全てピンポイントゲートで供給した。但し、液晶板緩衝部10、スピーカー緩衝部11については、ゲートを各々2個づつ設置した。前記のアルミニューム合金形状物を金型の可動側にインサートした。インサートする個所には金型に3mm径の孔4箇所があり、孔は金型外部につながっていて減圧器により減圧しセットしたアルミニューム合金形状物が吸引固定されるようにしてある。
【0045】
金型を閉めてTPE組成物を射出し、射出の約20秒後に金型を開き離型した。成形品は図3に示すものである。ここで各TPE組成物製部材はアルミニューム合金形状物にしっかりと付着していた。図4は、金属形状物5に各緩衝部を成形するときの射出成形金型の断面図であり、図3のA−A線で切断した状態を示す断面図である。図4で金属形状物5の表面に塗装された塗面層12を有している。
【0046】
押しボタン部8は金属形状物5に開いた大きな貫通孔を塞ぐ形で成形される。周辺緩衝部9も金属形状物5に開いた貫通孔を貫通して接着する形をとっている。このことで、射出成形時の熱融着性に加えて、確実に両者を固着することができるので、部品としての信頼性が担保できる。図4に示す固定側型板20は、射出成形金型の固定部分であり、可動側型板21はこれに密着する可動部分である。金属形状物5が可動側型板21に挿入載置されて、この可動側型板21が固定側型板20に移動して閉じられると、この空間であり周辺緩衝部9、液晶板緩衝部10、及びスピーカー緩衝部11を形成するキャビティにピンポイントゲート22から溶融樹脂が注入される。
【0047】
[実施例2]
金属形状物の金属素材にA6063アルミニューム合金板(JIS H規格)を使った他は実施例1と全く同様に実験を行なった。各TPE組成物部材はアルミニューム合金形状物にしっかりと付着していた。
【0048】
[実施例3]
金属形状物の金属素材を厚さ1mmのSUS304板(JIS H規格)とし、実施例1と同様にプレス加工し形状化した。これを高圧蒸気パルスにかけて洗浄した。乾燥後、変性アルキッド樹脂塗料である「B8655(武蔵塗料(株)社製)」と専用溶剤の混合物を塗布し、100℃で1時間焼付けた。その後は実施例1と全く同様に、金型にインサートし、実施例1と同じTPE組成物を同じ成形条件で射出接着した。各TPE組成物部材は成形されたSUS304板の形状物にしっかりと付着していた。
【0049】
[実施例4]
金属形状物の金属素材を厚さ1mmのSUS304板とし、実施例1と同様にプレス加工し、形状化した。これを10%塩酸水溶液に25℃で、15分浸漬し、水洗し、1%水酸化ナトリューム水溶液に5分浸漬して中和したあと、水洗し、80℃で熱風乾燥した。これに、ウレタン硬化性2液型インキ「VIC(セイコーアドバンス(株)社製)」を塗料粘度まで、溶剤「PG7394C(藤倉化成(株)社製)」と1%含水シクロヘキサノンの1:1混合溶剤で希釈して得た塗料を用いて塗布した。続いて70℃で、1時間加熱硬化した。
【0050】
その後は、実施例1と全く同様に、金型にインサートし、実施例1と同じTPE組成物を同じ条件で射出した。各TPE組成物部材は成形されて、SUS304板形状物にしっかり付着していた。ステンレス材に対してウレタン硬化性のインキや塗料は一般に接着力が弱くて使われていないが、この実施例では塩酸を用いて金属板を化学エッチングし、SUS板の表面を微小な凹凸面とすることでウレタン硬化系のインキ、塗料の接着力を向上できることを示した。
【0051】
[実施例5]
金属形状物の金属素材を厚さ1mmの銅板とし、実施例1と同様にプレス加工し形状化した。これを10%アンモニア水に25℃で3分間浸漬し、水洗し、80℃で熱風乾燥した。 これから後は、実施例4と全く同様に塗料塗布し、硬化し、金型にインサートの上で、TPEを射出接着した。各TPE組成物部材は成形されて、銅板形状物上にしっかり付着していた。金属部材に対してウレタン硬化性のインキ、塗料は一般に接着力が弱くて使われないが、銅表面をアンモニア水を用いて化学エッチングし、表面を微細な凹凸面化することで、ウレタン硬化系のものの接着力を向上できることがわかる。
【0052】
【発明の効果】
以上の詳記したように、本発明の複合体では、一体にされる熱可塑性ポリエステルエラストマー及び/又は熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主成分とする熱可塑性樹脂組成物と金属製形状物とが容易に剥がれることなく一体になる。その製造法として射出接着法が使えるため、寸法精度に問題がない各種機器の筐体や部品、構造物等を作ることができる。本発明によって製造した筐体、部品、構造物は、軽量化や機器製造工程の簡素化に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、携帯電話の構造の一例を示すものであり分解部品図である。
【図2】図2は、アルミニューム合金製の厚シートのプレス加工品である。
【図3】図3は、これを材料として使ったTPE組成物を射出成形後の形状である。
【図4】図4は、金属形状物5に各緩衝部を成形するときの射出成形金型の断面図であり、図3のA−A線で切断した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1…上カバー
3…ハードキー
4…中枠
13…プリント基板部
5…金属形状物
8…押しボタン部
9…周辺緩衝部
10…液晶板緩衝部
11…スピーカー緩衝部
13…プリント基板部
14…下ケース
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite of a metal and a thermoplastic composition used for a housing or a structural member of an electronic device and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a technique in which a plurality of members, which have conventionally been formed of a metal member and a rubber O-ring or a rubber filler, are integrated and replaced with a single or a small number of members.
[0002]
The present invention relates to a thermoplastic resin composition mainly composed of a thermoplastic polyester elastomer (Thermo Plastic Polylastomer: hereinafter referred to as TPEE), which is a kind of a thermoplastic elastomer (hereinafter referred to as TPE). This is a technique capable of giving the attached integrated member with high dimensional accuracy. The present invention relates not only to the electronic equipment industry described above but also to the manufacture of housings and parts for many machines and electrical equipment.
[0003]
[Prior art]
  Integrating metal and rubberTrickThe technique has been developed for a long time and is now used in many fields, as seen in the production examples of tires produced by vulcanizing and bonding metal tire cords and rubber. However, a technique for integrating metal and TPE without using an adhesive is not known.
[0004]
If it is possible to strongly bond (fix) the metal part and the TPE part in the molded product obtained by inserting the metal shape into the injection mold and closing the mold and injecting the TPE, the metal and the TPE It becomes a very reasonable integration method. Because, when trying to paste and integrate a metal shape and a shape made of rubber or TPE by using an adhesive, in actual production, for example, in the case of mass production of several tens of thousands per day, This is because the work and management is difficult.
[0005]
It will be crying at a high defect rate, being swayed by misalignment of adhesion and adjustment of adhesive usage conditions due to changes in the seasons. As a method of injection molding the resin to the inserted metal shape and bonding them together (hereinafter referred to as “injection bonding”), if this injection bonding method is successful, there is no need to consider the misalignment of the bonding position. If it is stable, there is no need to worry about errors such as seasonal changes, shape errors due to temperature and humidity, and processing errors.
[0006]
Traditionally, there has been little interest in injection bonding of metal and TPE. The fact is that there was not so much use, and some demand has been dealt with exclusively by the vulcanization bonding method of metal and rubber. However, these days, there is a tendency to use metal frames in electronic devices, especially mobile phones and PDAs, and this uses a design that installs components that are vulnerable to vibration and components that generate vibration, such as liquid crystal display panels and small speakers. I'm out. On the metal frame, a small rubber member is sandwiched between the frame and the component to make a vibration cushioning material. There is a movement to replace the small rubber member with TPE. Therefore, considering that a small TPE member is assembled on a metal frame, it is natural to consider whether the injection bonding method can be used as a reasonable method.
[0007]
However, TPEs are not bonded at all if they are inserted into a mold without any surface treatment. Therefore, the present inventors have conducted extensive research and development on the assumption that injection bonding of TPE may be possible by performing some kind of treatment on the surface of the metal shaped object.
[0008]
In addition, as a conventional technique, a special ink is printed and cured on a molded product made of a rigid thermoplastic resin such as a polycarbonate resin or an ABS resin, and after inserting this into a mold, a TPE composition mainly composed of TPEE is injected. Then, there is one in which the printed layer and the TPE composition part are bonded, and as a result, the rigid thermoplastic resin molded product and the TPE composition part are integrated. This technology is open to the public and commercialized. That is, for a hard thermoplastic resin, injection bonding by the insert molding method of a TPE composition mainly composed of TPEE has already been put into practical use.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following object.
When the metal shape is inserted into the mold and the mold is closed and the TPE composition is injected, the inventors have integrated the metal portion and the TPE composition portion with the necessary adhesive force and heat. The method of obtaining a composite of a plastic composition has been intensively developed and studied. Specifically, we thought that this would be possible by performing some kind of treatment on the surface of the metal shaped object, so we decided to develop a surface treatment method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
  The composite of the metal and the thermoplastic composition of the present invention includes a processed metal shape, a coating material containing a curable resin composition coated on the surface of the metal shape, and an upper surface of the coating material.injection moldingBased on thermoplastic polyester elastomer and / or thermoplastic polyurethane elastomer bonded together bysetIn a composite of a metal and a thermoplastic composition comprising a shaped product,
  The resin composition of the coating material is one or more selected from polyurethane resin, epoxy alkyd resin, and modified alkyd resin.
  The method for producing a composite of a metal and a thermoplastic composition includes a curing step in which the coating material is applied to the surface of the metal shaped article and a curing treatment, and the metal shaped article that has been subjected to the curing treatment. Including an insert step of inserting the product into an injection mold, and an injection step of injecting the thermoplastic composition.
  The coating material may be thermosetting. The resin composition of the coating material is preferably a paint or ink containing active hydrogen. The technical means of the present invention will be described in detail below.
[0011]
[Metal shape]
Basically, any metal material can be used. This is because fixing by injection molding is performed between the coating layer applied to the metal surface and the TPEE composition, so that there is no problem as long as the metal shape and the coating layer are sufficiently bonded. Many paints and inks that can correspond to each metal material and each metal alloy material have been proposed and known. Therefore, paint suitable for each metal alloy material is applied to the base, and the adhesiveness at the time of injection molding with TPE may be applied to the overcoat (heat fusion by softening resin, not heat fusion by molten resin, or adhesion) In the present invention, heat fusion, adhesion, and fixation are used synonymously).
[0012]
However, when two kinds of paints are actually simply applied repeatedly, inconveniences such as a decrease in heat-fusibility during injection molding often occur. According to the test by the present inventors, in such a case, the problem can be solved by finely adjusting the curing conditions such as semi-curing the base coating and then overcoating. Furthermore, a paint suitable for the metal is applied to the base, and a paint that adheres but is less reactive, such as a one-component acrylic resin paint, is cured once, and further, a TPE coating is applied thereon. It is also possible to apply a coating material that has been confirmed to have adhesiveness during injection molding and cure it.
[0013]
FIG. 1 shows an example of the structure of an electronic device such as a mobile phone, which is an integrated product of a metal frame and a TPE component. In many cases, the metal material used in such a case is a plate material made of an aluminum alloy, a magnesium alloy, or stainless steel (hereinafter referred to as SUS) as a processing material. In the present invention, aluminum alloy, magnesium alloy, and thixomold grade magnesium alloy used for die casting can be used. Furthermore, it can also be used for various iron alloys other than SUS, various copper alloys including brass (brass), nickel alloys, tin alloys, and the like. Furthermore, surface-treated metal materials such as tin (zinc iron plate) and various metal-plated metals can also be used.
[0014]
In the case of molding by injection molding, the metal shape has the shape and structure required for inserts for injection molding by machining such as sawing, milling, electrical discharge machining, drilling, pressing, grinding and polishing. To be processed. Metal shapes that have been processed into the required shape and structure must be free of processing oil on the surface to be painted or printed, and can also be left on the surface for a long period of time to leave a coating of hydroxide or oxide. It is necessary that the generally called rust is not made. These need to be removed by cleaning, grinding, polishing, blasting, barreling, or the like. In particular, it is very effective for adhesion of paint and ink that the rust is removed by polishing or blasting to renew the surface.
[0015]
In addition, in the case of chemical etching, for example, an aluminum alloy, it is preferable to immerse the metal shape in an aqueous caustic soda solution for a short time. The surface of the metal shaped object is microscopically dissolved, and the surface becomes a fine textured surface with fine irregularities, which is effective for adhesion of paint and ink. This alkali etching requires additional treatment such as subsequent washing with water and neutralization such as soaking in dilute nitric acid so that the alkali content does not remain, but it is particularly effective because the coating becomes very easy to ride.
[0016]
For other metal materials, it is best to perform chemical etching in addition to machining such as grinding, polishing and blasting. However, these pretreatment processes increase the number of steps and increase the cost. Therefore, these pretreatments can be performed if the necessary heat fusion properties at the time of injection molding can be obtained with good reproducibility without further improvement. There is no need to do work.
[0017]
[Coating material]
As the coating material, a thermosetting resin composition or a coating material containing another curable resin composition can be used. As the thermosetting resin composition, polyurethane resin paint, ink, alkyd resin paint, modified alkyd resin paint, and epoxy alkyd resin paint can be used. Other curable resin compositions include oil- and fat-added modified alkyd paints that are oxidatively cured by air, polyurethane-based paints that are cured by moisture in the air, and the like. These paints and inks are commercially available as one-part or two-part paint inks, and these can also be suitably used.
[0018]
There is another point in utilizing these coating materials in the practice of the present invention, which is curing conditions. The present inventors consider that it is important that active hydrogen groups exist in the coating material layer after curing based on the experience cultivated in the past. For example, in the case of polyurethane resin-based paints and inks, it is effective to satisfy the curing conditions provided by the paint ink manufacturer or to make them slightly sweeter, for example, to lower the curing temperature by about 20 ° C.
[0019]
In other words, if the curing conditions are significantly stricter than the curing conditions suggested by the manufacturer, the adhesive strength will be reduced when the thermoplastic resin composition containing TPEE is injected onto these coating films, which will be substantially useless. There are many. In two-part polyurethane resin paints and inks, it is common to use isocyanate (R-N = C = O) compounds as curing agents, but many active hydrogen groups remain in situations where they do not reach full cure. It is presumed that this active hydrogen group may react with molten TPEE.
[0020]
Similar judgments can be made for coating materials containing other curable resins. If the coating material is not a curable coating material, it melts and flows when a thermoplastic resin such as TPEE is injected, which is useless. On the other hand, the adhesiveness at the time of injection molding of TPEE seemed to be weak to the surface where they were completely cured and almost no active hydrogen groups remained.
[0021]
Epoxy alkyd resin-based paints include a high-temperature curing type and a low-temperature curing type, but both can be used in the present invention. In the high temperature curing type, curing is usually performed at 120 ° C. or more, but it is preferable to lower the baking temperature instructed by the manufacturer by about 20 ° C. The low temperature curing type may be under the curing conditions specified by the manufacturer, but it was seen that the period until the insert molding after the curing was limited. It seems to last for a week even in the summer, but I don't know if the storage area is unusually hot.
[0022]
As the modified alkyd resin-based paint, a one-component one can be preferably used. Also in this case, the baking temperature is preferably 10 to 20 ° C. lower than the temperature specified by the manufacturer. It seemed that the time period until insert molding after curing was also limited. This also has no effect on quality for about a week in summer. According to the experiments by the present inventors, it was a two-component polyurethane-based resin paint or ink that could be used without any problem for various metals.
[0023]
However, these polyurethane resin-based paints and the like are generally weak in adhesion to metal. Most of the paints and inks marketed in this system are not for metal coating but for resin coating. As described above, when the metal surface is carefully pretreated by the above-described chemical etching or the like, it is found that these paints and inks are strongly bonded, and these also have no problem as a coating material.
[0024]
However, depending on the use of the product, it may not be possible to pre-treat the metal shaped object for careful painting. In such a case, a metal paint, preferably an epoxy paint, an alkyd resin paint or the like is first applied to the metal shape, and a polyurethane resin paint is first applied on the upper surface thereof. However, this application does not necessarily result in a strong coating by simply performing overcoating.
[0025]
If the base coating is simply dried and then repeatedly applied, the coatings often interfere with each other and the necessary properties of the polyurethane resin coating are lost, or the adhesive force due to heat-sealing during injection molding often decreases rapidly. On the other hand, when the base coating is sufficiently cured and then repeatedly applied, the integrally molded product obtained therefrom has a low adhesive strength. In this case, when the fracture surface is viewed, it is often peeled off between the base and the top coating layer. In short, the adhesion by thermal fusion between the paint and the thermoplastic resin composition at the time of injection molding has a strength that is not a problem in practical use, but the adhesion between the coating films is poor.
[0026]
In conclusion, one method is to harden the base coating while loosening the base coating, and then apply the top coating on the base coating to cure. However, trial and error tests that determine the curing conditions for both paints are necessary, and the supply of paints and inks with stable physical properties that answer these requirements is a condition. The other method is a method in which a coating layer that adheres to both sides and does not cause a problem is sandwiched between two kinds of coating films, and a one-component coating can be used as an intermediate layer as described above. In implementation, since the cost is considered in addition to the stability of the process, it cannot be determined which is better.
[0027]
Even without using a polyurethane resin paint or ink, it can be relatively strongly bonded by injection molding with a simple application. For example, when the metal material is SUS, in addition to polishing and cleaning of the metal surface, one layer of epoxy alkyd resin-based paint or modified alkyd resin paint can be bonded by injecting the TPE composition by curing after application. However, it should be noted that even in this case, there are precautions as described above regarding the curing conditions and the subsequent storage period. In addition to the above, the coating on the metal surface may be a UV curable ink or a UV curable paint that is cured by irradiation with ultraviolet (UV) light.
[0028]
[TPE composition]
The TPE composition used in the present invention is a thermoplastic resin composition containing TPEE as a main component. The content of a preferable composition for this composition will be described. As TPEE, a block polymer in which a hard segment made of polyalkylene terephthalate and a soft segment made of terephthalic acid ester of poly (polymethylene ether) glycol can be used.
[0029]
Furthermore, a multi-block polymer in which a number of hard segments composed of polybutylene terephthalate and a number of soft segments composed of terephthalic acid ester of polytetramethylene ether glycol are alternately connected can be preferably used. This is commercially available from many resin manufacturers as TPEEs.
[0030]
In addition to TPEE, ethylene propylene rubber (hereinafter referred to as EPR), nitrile rubber (hereinafter referred to as NBR), styrene / ethylene / butylene / styrene block polymer (hereinafter referred to as SEBS), raw rubber such as soft vinyl chloride, or a compound obtained by compounding TPE is also preferably used. it can. Further, it may contain a plasticizer, a crystallization nucleating agent, a pigment, a dye, a filler, an antioxidant, a release accelerator, and other performance improving additives.
[0031]
In general, commercially available TPEE has a higher hardness than silicone rubber or the like, and therefore, it is usual to add SEBS or a plasticizer to lower the hardness. In addition, a plasticizer may be added to improve moldability, and a crystallization nucleating agent may be added to improve translucency. Mold accelerator may be added. TPEE-based compositions in which these are compounded are also commercially available. These can also be used suitably.
If attention is paid to the adhesive force in the adhesion by injection molding, the TPEE content in the thermoplastic resin composition containing TPEE as a main component is preferably 50% or more.
[0032]
[Insert and injection molding]
Adhesion (adhesion) between the metal shaped article and the thermoplastic resin composition is performed by an injection molding method described below. The machined metal shape is coated on the surface with the coating material described above. The coated metal shape is inserted into an injection mold. Since it differs depending on the metal shape and size, it cannot be generally stated, but for a small amount of molding, a man-made vertical molding machine can be used, or a horizontal molding machine may be used. In the case of a horizontal molding machine, manned molding work can be performed by opening a decompression hole in the insert part of the mold and reducing the pressure at the time of insertion so that the metal shaped object is not sucked and dropped. In order to efficiently perform a large number of moldings, it is better to use a robot to insert metal objects using a horizontal molding machine.
[0033]
The mold is opened, a metal shaped object is inserted, the mold is closed, and then the thermoplastic resin composition containing TPEE as a main component is injected. After cooling, the mold is opened and the molded product is released. In order to advance the adhesion by injection molding in a preferable state, the molten resin composition is preferably brought into contact with the coated surface at as high a temperature as possible. Therefore, it is better that the mold temperature is high at a level that does not hinder molding. Specifically, the injection into the molding cavity (the space portion in which the shape to be formed by the thermoplastic resin composition) is preferably a pinpoint gate.
[0034]
When the thermoplastic resin composition containing TPEE as a main component passes through this gate, frictional heat is generated, and the temperature of the thermoplastic resin composition instantaneously increases by several tens of degrees centigrade. Further, in the molding of the TPE composition, since the mold release is generally difficult, the mold temperature is often set as low as 20 to 30 ° C. Produce an effect. However, depending on the shape of the cavity, if the mold temperature is raised, it may become difficult to release the mold and the molding itself may be impossible. In these cases, there is no choice but to reexamine such as changing the molding shape or increasing the hardness of the resin material.
[0035]
[Methods other than molding / injection molding]
The above-described adhesion (fixation) between the metal shape and the thermoplastic resin composition may be a method other than the injection molding method. Insert a metal shape that has been applied and cured and a thin resin shape that is made of a thermoplastic resin composition containing TPEE as a main component into the mold, and close and press the pair of molds while heating. An integrated product of both can also be obtained by a molding method, that is, hot press molding. Although it does not seem to be a suitable method for mass production, it may be usable depending on the product shape. The principle of bonding (fixing) between the two is the same as the bonding by the injection molding described above.
[0036]
In addition, a method called extrusion molding is used for pipes, plates, and the like, but the present invention can also be used in this extrusion molding. It is only important that the above-described thermoplastic resin composition is in contact with the metal surface that has been applied and cured when it is in a heated and melted state, and any molding method may be used theoretically. However, in extrusion molding, the pressure applied between the molten resin and the metal surface is significantly lower than in injection molding or the like. Although it cannot be expected to show the strongest adhesive strength in this respect, for example, if it does not require adhesive strength, such as a material that adheres a heat insulating material or coating material to the outer periphery of a pipe, it is an extrusion molding. Also good.
[0037]
[Action]
According to the present invention, a metal shaped product and a thermoplastic resin composition containing TPEE as a main component can be firmly bonded by injection molding using insert means or other methods. This is made possible by applying and curing a paint or ink containing a thermosetting, UV, or other curing agent synthetic resin on a metal shape, and melting the surface at a high temperature and high pressure. It is because a coating film and a thermoplastic resin composition can adhere | attach by contacting the thermoplastic resin composition containing as a main component.
[0038]
The adhesive force between the metal shape and the coating film is also important, and physical etching and chemical etching of the metal shape are also effective. By using the present invention, weight reduction and process rationalization of mobile electronic devices and home appliances can be realized. These contribute to the electronic equipment industry.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to examples.
[Example 1]
FIG. 1 shows an example of the structure of a mobile phone, and is an exploded parts diagram. Here, the structure is composed of five large parts, and includes an upper case 1 from the top, a hard key 3 in which a plurality of parts are connected, a middle frame 4, a printed board portion 13, a lower case 14, and the like. As shown in FIG. 2, the middle frame 4 is composed of a metal shaped object 5 that is a press-processed product of a 1 mm thick sheet made of aluminum alloy (JIS A5052) and a printed circuit board portion 13. FIG. 3 shows a shape after injection molding of a TPE composition using this as a material. The hook and boss 6 are not installed in the middle frame of FIG. 3, but this is installed in a separate process after the product shown in FIG. 3 is completed.
[0040]
In this example, the manufacturing process of the metal / TPE composition integrated product shown in FIG. 3 from the metal shaped product 5 shown in FIG. 2 will be described. As shown in FIG. 3, the aluminum alloy metal shaped object 5 has a push button part 8, a peripheral buffer part 9 disposed on the outer periphery of the metal shaped object 5 for protection from vibrations, and also protects the liquid crystal. For this purpose, a liquid crystal plate buffer 10 and a speaker buffer 11 for protecting the speaker are installed.
[0041]
The aluminum alloy plate shape made of A5052 manufactured by pressing shows the metal shape 5 of FIG. 2, but is immersed in acetone (CH3COCH3) for several seconds in order to remove processing oil or the like that appears to adhere to the pressing. Further, this was immersed in a 1% strength aqueous sodium hydroxide solution for 0.5 minutes and alkali etched, then washed with water, neutralized by immersion in a 1% strength aqueous nitric acid solution for 1 minute, sufficiently washed with water and dried.
[0042]
“B8655 paint (manufactured by Musashi Paint Co., Ltd., Toshima-ku, Tokyo)” which is a one-component modified alkyd resin paint of a metal paint was diluted with a special solvent and applied to the required surface of the aluminum alloy shaped product. The indicated curing condition of this paint was 120 ° C. × 1 hour, but it was treated for 1 hour at 100 ° C., which was 20 ° C. lower. Next, a commercially available one-component acrylic resin ink was diluted with cyclohexanone to obtain a coating viscosity, and was applied by overcoating and dried at 80 ° C. for 1 hour. Next, the designated curing agent and cyclohexanone were mixed with a commercially available two-component polyurethane resin-based ink to form a coating viscosity, and the resultant was overcoated, and baked at 90 ° C., which was 10 ° C. higher than the designated curing conditions.
[0043]
An injection mold corresponding to the aluminum alloy shape portion and the push button portion 8, the peripheral buffer portion 9, the liquid crystal plate buffer portion 10, and the speaker buffer portion 11 installed thereon is prepared. The TPE composition used is a TPEE composition "Primalloy A1500 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)" in which a small amount of SEBS is compounded, and a TPEE composition "Dynaflex E5842" in which a plasticizer and a release accelerator are compounded. JSR Co., Ltd.) "2: 1 pellet mixture. The hardness of the pellet is about 70 degrees in terms of JIS A hardness.
[0044]
Molding was carried out at a mold temperature of 60 ° C. and a nozzle of a horizontal 50-ton injection molding machine at 210 ° C. Each TPE composition was all fed by a pinpoint gate. However, the liquid crystal plate buffer 10 and the speaker buffer 11 were provided with two gates each. The aluminum alloy shape was inserted into the movable side of the mold. There are four holes of 3 mm diameter in the mold to be inserted, and the holes are connected to the outside of the mold so that the aluminum alloy shape set by reducing the pressure with a decompressor is sucked and fixed.
[0045]
The mold was closed and the TPE composition was injected, and the mold was opened and released about 20 seconds after injection. The molded product is shown in FIG. Here, each member made of TPE composition was firmly attached to the aluminum alloy shape. 4 is a cross-sectional view of an injection mold when molding each buffer portion on the metal shaped article 5, and is a cross-sectional view showing a state cut along the line AA of FIG. In FIG. 4, it has the coating surface layer 12 painted on the surface of the metal shaped object 5.
[0046]
The push button portion 8 is formed so as to close a large through hole opened in the metal shaped object 5. The peripheral buffer portion 9 also has a shape in which the through-hole opened in the metal shaped object 5 is bonded. As a result, in addition to the heat-fusibility at the time of injection molding, both can be securely fixed, so that reliability as a part can be ensured. The fixed side mold plate 20 shown in FIG. 4 is a fixed part of the injection mold, and the movable side mold plate 21 is a movable part that is in close contact therewith. When the metal shaped object 5 is inserted and placed on the movable side mold plate 21, and the movable side mold plate 21 is moved to the fixed side mold plate 20 and closed, this space is the peripheral buffer portion 9, the liquid crystal plate buffer portion. 10 and molten resin is injected from the pinpoint gate 22 into the cavity forming the speaker buffer 11.
[0047]
[Example 2]
The experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that an A6063 aluminum alloy plate (JIS H standard) was used as the metal material of the metal shape. Each TPE composition member adhered firmly to the aluminum alloy shape.
[0048]
[Example 3]
The metal material of the metal shape was a SUS304 plate (JIS H standard) having a thickness of 1 mm, and was pressed and shaped in the same manner as in Example 1. This was cleaned by applying a high pressure steam pulse. After drying, a mixture of a modified alkyd resin paint “B8655 (manufactured by Musashi Paint Co., Ltd.)” and a special solvent was applied and baked at 100 ° C. for 1 hour. Thereafter, in the same manner as in Example 1, it was inserted into a mold, and the same TPE composition as in Example 1 was injection-bonded under the same molding conditions. Each TPE composition member adhered firmly to the shape of the molded SUS304 plate.
[0049]
[Example 4]
The metal material of the metal shape was formed into a SUS304 plate having a thickness of 1 mm, and was pressed and shaped in the same manner as in Example 1. This was immersed in a 10% hydrochloric acid aqueous solution at 25 ° C. for 15 minutes, washed with water, neutralized by immersion in a 1% aqueous sodium hydroxide solution for 5 minutes, washed with water, and dried in hot air at 80 ° C. To this, urethane curable two-component ink “VIC (manufactured by Seiko Advance Co., Ltd.)” is mixed up to the paint viscosity, solvent “PG7394C (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.)” and 1% hydrous cyclohexanone is mixed 1: 1. It applied using the paint obtained by diluting with a solvent. Subsequently, it was cured by heating at 70 ° C. for 1 hour.
[0050]
Thereafter, in the same manner as in Example 1, it was inserted into a mold, and the same TPE composition as in Example 1 was injected under the same conditions. Each TPE composition member was molded and adhered firmly to the SUS304 plate shape. In general, urethane curable inks and paints are not used because they have weak adhesion to stainless steel, but in this example, the metal plate is chemically etched using hydrochloric acid, and the surface of the SUS plate is changed to a fine uneven surface. It was shown that the adhesive strength of urethane-curing ink and paint can be improved.
[0051]
[Example 5]
The metal material of the metal shape was made into a copper plate having a thickness of 1 mm, and was pressed and shaped in the same manner as in Example 1. This was immersed in 10% aqueous ammonia at 25 ° C. for 3 minutes, washed with water, and dried with hot air at 80 ° C. Thereafter, the coating material was applied and cured in exactly the same manner as in Example 4, and TPE was injection bonded onto the mold on the insert. Each TPE composition member was molded and adhered firmly onto the copper plate shape. In general, urethane curable inks and paints for metal parts are not used because of their weak adhesive strength, but the urethane surface is made by chemically etching the copper surface with ammonia water to make the surface fine and uneven. It can be seen that the adhesive strength of the product can be improved.
[0052]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the composite of the present invention, the thermoplastic resin composition mainly composed of the thermoplastic polyester elastomer and / or thermoplastic polyurethane elastomer and the metal shaped product are easily peeled off. Integrate without. Since the injection bonding method can be used as the manufacturing method, it is possible to make housings, parts, structures and the like of various devices that have no problem in dimensional accuracy. The housing, parts, and structures manufactured by the present invention are useful for reducing the weight and simplifying the device manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded parts diagram showing an example of the structure of a mobile phone.
FIG. 2 is a press-processed product of a thick sheet made of an aluminum alloy.
FIG. 3 is a shape after injection molding of a TPE composition using this as a material.
4 is a cross-sectional view of an injection mold when molding each buffer portion on the metal shaped article 5, and is a cross-sectional view showing a state cut along line AA in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1 ... Upper cover
3. Hard key
4 ... Middle frame
13 ... Printed circuit board
5 ... Metal shape
8 ... Push button
9. Peripheral buffer
10. Liquid crystal plate buffer
11 ... Speaker buffer
13 ... Printed circuit board
14 ... Lower case

Claims (6)

加工された金属形状物と、
前記金属形状物の表面に被覆された硬化性の樹脂組成物を含むコーティング材と、
前記コーティング材の上面に射出成形により一体に固着された熱可塑性ポリエステルエラストマー及び/又は熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主成分とする熱可塑性成物の形状物と
からなる金属と熱可塑性組成物の複合体において、
前記コーティング材の前記樹脂組成物は、ポリウレタン樹脂系、エポキシアルキッド樹脂系、変性アルキッド樹脂系から選択される1種以上であることを特徴とする金属と熱可塑性組成物の複合体。
Processed metal shapes,
A coating material comprising a curable resin composition coated on the surface of the metal shape,
Complex of the top metal and the thermoplastic composition comprising a shaped article of thermoplastic pairs Narubutsu composed mainly of thermoplastic polyester elastomer and / or thermoplastic polyurethane elastomer secured integrally by injection molding of the coating material In
The composite of a metal and a thermoplastic composition, wherein the resin composition of the coating material is at least one selected from polyurethane resin, epoxy alkyd resin, and modified alkyd resin.
請求項1に記載の金属と熱可塑性組成物の複合体において、
前記コーティグ材は、熱硬化性である
ことを特徴とする金属と熱可塑性組成物の複合体。
The composite of a metal and a thermoplastic composition according to claim 1,
The coating material is thermosetting. A composite of a metal and a thermoplastic composition.
請求項1又は2に記載の金属と熱可塑性組成物の複合体において、
前記コーティング材は、活性水素が含まれている塗料、又はインキであることを特徴とする金属と熱可塑性組成物の複合体。
In the composite of the metal and the thermoplastic composition according to claim 1 or 2,
The composite of a metal and a thermoplastic composition, wherein the coating material is a paint or ink containing active hydrogen.
請求項1ないしから選択される1項に記載の金属と熱可塑性組成物の複合体において、
前記コーティング材は、親金属性の塗料、又はインキからなる下層と、
熱硬化性、又はその他の硬化性の樹脂組成物を含む塗料、又はインキからなる上層の複数層とからなることを特徴とする金属と熱可塑性組成物の複合体。
A composite of a metal and a thermoplastic composition according to claim 1 selected from claims 1 to 3 ,
The coating material is a lower layer made of an electrophilic paint or ink,
A composite of a metal and a thermoplastic composition comprising a plurality of upper layers made of a paint or ink containing a thermosetting or other curable resin composition.
請求項1ないしから選択される1項に記載の金属と熱可塑性組成物の複合体において、
前記金属形状物は、前記金属形状物を貫通する孔である貫通孔を含んでいるものであり、
前記貫通孔は前記熱可塑性組成物で充填されている
ことを特徴とする金属と熱可塑性組成物の複合体。
A composite of a metal and a thermoplastic composition according to claim 1 selected from claims 1 to 4 ,
The metal shaped object includes a through hole that is a hole penetrating the metal shaped object,
The through hole is filled with the thermoplastic composition. A composite of a metal and a thermoplastic composition.
請求項1に記載の金属形状物を含む金属と熱可塑性組成物の複合体の製造方法であって、
前記金属形状物の表面に、前記コーティング材を塗布して硬化処理する硬化工程、
前記硬化処理をした前記金属形状物のコーティング処理済み品を、射出成形金型にインサートするインサート工程、及び
前記熱可塑性組成物を射出する射出工程と
を含むことを特徴とする金属と熱可塑性組成物の複合体の製造方法。
A method for producing a composite of a metal and a thermoplastic composition comprising the metal shaped article according to claim 1 ,
On the surface of the shaped metal, curing process cured by applying the coating material,
Insertion step of inserting a coating processed products of the shaped metal that the curing process, the injection mold and,
Method for producing a composite of an injection process the metal and the thermoplastic composition characterized by comprising injecting the said thermoplastic composition.
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