JP4202015B2 - Metal-resin composite and method for producing the same - Google Patents

Metal-resin composite 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、IC等を内蔵した電子機器の筐体、構造用部品等に用いられる金属と樹脂の複合体とその製造方法に関する。更に詳しくは、板金加工、プレス加工、切削加工、ノッチング加工等で作られた金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を一体化した構造物の構造に関し、産業用の各種制御機器、家庭用電化製品、携帯電話等の通信機器、医療機器、車両搭載用や建築資材用の筐体、構造用部品、外装用部品等に用いられる金属と樹脂の複合体とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属と合成樹脂を一体化する技術は、自動車、家庭電化製品、産業機器等の部品製造等の広い分野から求められており、このために多くの接着剤が開発されている。この中には非常に優れた接着剤があり、例えば常温又は加熱により機能を発揮する接着剤は、金属と合成樹脂を一体化する接合に使われ、この方法は現在では一般的な技術である。
【0003】
しかしながら、接着剤を使用しない、より合理的な接合方法がないか従来から研究されてきた。アルミニウムやマグネシウムやそれらの合金等の軽金属類,又はステンレス等の鉄合金類に対して、接着剤の介在なしで高強度のエンジニアリング樹脂を一体化する方法については、本発明者らの知る限りでは現在のところ実用化されていない。本発明者らはこれらについて鋭意研究開発を進めてきた。
【0004】
本発明者らがこの開発を進める理由は以下の通りである。即ち、昨今の携帯電話,携帯用パソコン,PDA等の携帯用電子機器の発展と市場拡大は、より軽量丈夫で外観の優れた構造を求めており、アルミニウムやマグネシウム等の軽合金製や薄いステンレスシート製の外装部と、これと素材が全く異なる高強度樹脂製シャーシーの組み合わせはその要望を担うものであり、両者の合理的な接合手段が求められている。
【0005】
また、IT時代を迎え、事業者のみならず一般消費者の環境に電磁波障害が入り込んできたため、電気機器や電子機器の発する電磁波はできるだけ遮蔽しなければならない。シールド材としてアルミニウム合金は、金属であるが故に展性が高く加工容易で好ましい遮蔽材である。一方、本発明で主に扱うポリブチレンテレフタレート(PBT)系樹脂は、耐熱性、機械的な強度とも優れているので両者を容易な手段で接合する方法が見つかればこの分野でも貢献することができる。
【0006】
なお、金属と樹脂の複合体の用途は、上述の如く軽量化や電磁波の遮蔽等を目指す携帯用電子機器には限られず、金属と耐熱性や強度に優れた熱可塑性樹脂組成物を射出、熱プレス、その他の加熱成形工程で強固に接着できれば、その他にも驚くほど範囲の広い用途が予想できる。即ち据置型の電子・電気機械や一般機械(例えばテレビ、パソコン、ミシン等)においてケースやシャーシーに使用すれば、軽量化やデザイン上で大きなメリットがある。また、金属と樹脂の複合体における温度サイクルによる強度低下を完全に抑えることが出来るところまで技術が進めば、多種多様の機械部品に使えるとみられる。更に、金属と樹脂の複合体を自動車や航空機などの移動機械に使用できるまで応用が進めば、予期できる用途として最もすばらしいものとなる。
【0007】
上記の目的に合う最も容易な接合手段としてまず考えられるのは、コストや生産性を考慮するとインサート成形法である。即ち、金属板等を曲げ、切断、絞り加工等のプレス加工、ミーリング等の切削加工やノッチング加工等の加工法により、所望の形状に加工して金属フレームを作り、射出成形金型にこの金属フレームを挿入した後に溶融した熱可塑性樹脂組成物を射出する方法である。
【0008】
この手段に適合できそうな発明が、特公平5−51671号公報に開示され提案されている。提案されたこの発明は、銅、黄銅、鉄、ステンレス、ニッケル、亜鉛、アルミニウム等の金属板を、トリアジンチオール類のアルカリ塩、アミンアンモニウム塩などを溶解した水溶液中に漬けて電気鍍金と同様な考えで電気化学的な処理を行うものである(この発明では「有機鍍金」と称している)。
【0009】
この「有機鍍金」の処理を行うと、金属表面に有機物層が強固に沈着して表面が有機層になるということが示されており、更に、この有機鍍金をした金属板に各種プラスチックシートを重ねてホットプレートでプレスすれば金属とプラストックが強固に接着するということが開示されている。
【0010】
本発明者らは、この提案された発明を追試するために、使用する金属としてアルミニウム合金を使用し、各種の合成樹脂を射出して試みた。本発明者らの追試実験では、この合成樹脂にナイロン12を使用したときに高いアルミニウム/樹脂の接着(熱融着)強度を確認できた。そこで更に、成形されたアルミニウム金属をインサートし、この金型にナイロン12系樹脂を射出するインサート射出成形による量産化、即ち商業化について詳細に検討をした。
【0011】
しかし検討結果としては、それほど好ましいものではなかった。問題点として、例えば、前述した「有機鍍金」の前にアルミニウム表面の油脂の除去、酸化金属の除去、又は活性化のために前処理が必要である。この前処理を安定した環境下で、かつ厳密な条件で処理しないと好ましい接着力が得られないこと、「有機鍍金」を施す条件が繊細で量産時の管理が容易ではないこと、樹脂を射出するときにかなり高い金型温度にしないと好ましい接着力が得られないこと、この金型温度を上げると成形サイクルが長くなり形状によっては成形品を金型から離型するときに変形してしまうこと、などの諸問題があることが分かった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
提案された前述の技術は、同業他社でも未だ企業化されておらず、本発明者らも製品化を見送った。しかし、もし実用的な方法が確立できれば諸分野への応用範囲は広く、市場も大きいとみられる。接着方法として、金属片インサートによるエンジニアリング樹脂の射出による接着、いわゆる射出成形法による製造方法を選び、金属側の表面層の改質に焦点を絞って引き続き鋭意研究開発を進めた。
【0013】
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。
本発明の目的は、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を強固に一体化することにより、電子機器の筐体等に用いられる金属と樹脂の複合体とその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、生産性及び量産性の高い射出成形法により、電子機器の筐体等に用いられる金属と樹脂が強固に一体化された複合体とその製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、電磁シールド性が高い金属フレームを用い、しかも熱可塑性樹脂組成物の成形性を備えた、電子機器の筐体等に用いられる金属と樹脂が強固に一体化された複合体とその製造方法を提供することにある。
【0014】
【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に次の手段を採る。本発明の金属と樹脂の複合体は、底部から立設される辺部と、前記辺部から突設されると共に前記辺部に対して折り曲げ可能な突起部とを有し、水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液で表面が処理された金属製の金属フレームと、前記底部、前記辺部、及び折り曲げられた前記突起部とで囲繞される空間における前記金属フレームの表面に付着され、ポリアルキレンテレフタレート、前記ポリアルキレンテレフタレートを主体とする共重合体、又は前記ポリアルキレンテレフタレートを成分として含む熱可塑性樹脂組成物から選択される1種以上と、からなることを特徴とする。
【0015】
[金属フレーム]
前記金属フレームの金属素材として、好ましくはアルミニウム合金が使用できる。アルミニウム合金は、金属の中では線膨張率が比較的大きくて樹脂組成物のそれに合わせ易く、また展性及び加工性に優れていて好ましい。この金属フレームは、鋸加工、フライス加工、ドリル加工、プレス加工、研削加工、研磨加工、及びノッチング加工等の種々の金属加工法によって金属素材が切断、切削、曲げ、絞り、及び研磨等されることにより、射出成形でのインサート用として必要な形状及び構造にされる。
【0016】
ここでの金属フレームは、底部から立設される辺部と、該辺部から突設されると共に該辺部に対して折り曲げ可能な突起部とを有し、該突起部が折り曲げられた形状・構造であり、例えば辺部及び突起部がノッチング加工された金属板が折曲加工されて、長方形状の底部と、該底部の四周から直角に立設される四つの辺部と、各辺部同士が交差する四つの角部に覆い被さるように底部と平行に折り曲げられた四つの突起部とが形成された開口容器である。このように、辺部及び突起部がノッチング加工された金属板の折曲加工にて金属フレームを容易に構成することができるので、生産性及び量産性を向上できる。また各辺部同士が交差する金属フレームの角部に突起部を形成することにより、該角部において金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を強固に一体化できる。なお突起部の先端に該熱可塑性樹脂組成物に食い込む食い込み部を形成することにより、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物をさらに強固に一体化できる。
【0017】
[切削/研磨]
この金属フレームは、水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液で表面を処理する工程の前に、切削や研磨による物理的な表面更新操作が施されたものであることが好ましい。本発明でいう切削や研磨とは、必要な形状出しを前記の種々の金属加工法によって行った後、更に切削及び/又は研磨することをいう。もし、必要な形状出しの最終工程が切削や研磨であり、しかもその切削や研磨の終了時からの保存が後述するような好ましいものであるなら、本項での切削及び/又は研磨は省略できる。本工程の目的は、水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液と接触させる前に金属表面を物理的に更新し、次工程の効果が表面全体にできるだけ均一に効くようにすることにある。金属表面は、通常、酸化物や水酸化物で覆われているが、長期保存した物は酸化物層が内部に浸透して厚くなり、酷くなると錆表面となるからである。
【0018】
アルミニウム合金で例を言えば、市販されているアルミ板は圧延工程で圧力と熱の洗礼を受けており、更には耐候性を上げるために表面を軽く酸処理されたものもあるので、表面の酸化物層の厚さは結構厚い。このアルミ板を、微砂粒を混ぜた圧縮空気の強い流れで研磨したとする(ブラスト処理)。この研磨で、酸化物で覆われた表面が剥がし取られて金属アルミニウム原子が一瞬剥き出しになり、次の瞬間には空気中の酸素に酸化され酸化物膜が生成するが、この酸化物膜の厚さは薄い。研磨後の金属フレームは、乾燥空気下で保存すればそう早くは変化しないが、高温高湿下なら酸化物や水酸化物が増えて元の状態(研磨前の表面の様子)に早く近づく。それ故、この工程後の保存も、湿気温度等の環境を確認し、期間も短くすることが重要である。
【0019】
この工程について具体的に述べる。切削とは文字通り切削である。研磨はサンドペーパー、粉体研磨材、研磨剤ペースト等を使用した磨き作業が好ましい。砂粒や微粉研磨剤と圧縮空気や圧縮窒素を使ったサンドブラスト処理、エアブラスト処理、又はブラスト処理と言われる研磨は更に好ましい。目的から言って、研磨時に温度があまり上がらず、共存する湿気水分が少ない方が良いので、大量生産を前提とした商業化時にはブラスト処理が好ましい。この工程後の金属フレームの保存は前記した通りである。本発明者らによれば、ブラスト処理をしたアルミニウム合金の形状物は、乾燥空気下に1週間程度の保存ならば、即日次工程に廻したものと大差ないようであった。
【0020】
[化学エッチング]
金属フレームは、水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液で表面を処理する工程の前に、前記した切削や研磨による物理的な表面更新操作が施されたものであることが好ましく、更に加えて化学エッチングが施されたものであることが好ましい。化学エッチングとは、使用する金属種が溶解する薬剤水溶液に短時間浸漬することである。アルミニウム合金の場合、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬すると表面が溶解し微細な凹凸面が生じる。この場合、後日に残存した水酸化ナトリウムによって腐食が進行しないよう、浸漬後に水洗し、薄い酸水溶液で洗浄し、更に十分に水洗することが好ましい。化学エッチングにより樹脂との接触面積が拡大し、且つ生じた微細凹凸が強固な接着力を生むとみられる。
【0021】
ただし、この化学エッチング工程、および前述した物理的な表面更新操作は、本発明において必要条件ではなく、最終的に得られた金属と樹脂の複合体がその用途として必要な一体化強度を有していれば、過剰でコストが余分にかかる工程は外すことが好ましい。
【0022】
[洗浄]
金属フレームは、最も大事な水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液への浸漬処理の前に洗浄することが好ましい。勿論、化学エッチングが行なわれている場合は、その最終工程が水洗であるからこの工程を兼ねることができる。そこで、その他の場合について述べるが、一般に金属加工物の表面には加工油や指脂が付いているし、ブラスト処理後の金属フレームでも砂や微細な油滴、汚れが付いているため、洗浄を行うのは重要なことである。この洗浄は、有機溶剤での洗浄と水洗浄の組合せで行なうのが好ましい。例えば、アセトン、エタノールなどの水溶性の有機溶剤に浸漬して油性汚れを除いた後に水洗浄し、強制空気で風乾する。また強い油性物が付着している場合は、ベンジン、キシレンなどの有機溶剤で洗浄した後に水洗浄し、強制空気で乾燥する。
【0023】
洗浄後の保存期間はできるだけ短くするのが良く、できれば洗浄工程と次工程は引き続いて実施されるのが好ましい。連続的に処理する場合は、本工程最後の乾燥工程が簡素化、または省略できる。また次工程まで保存が必要な場合には、乾燥し、その後の保存は少なくとも乾燥空気下で行い、温度も室温かそれ以下が好ましい。アルミニウム合金形状物の場合、夏季であったが、洗浄乾燥後、24時間乾燥空気中に室温下で保存して次工程に廻したが、即時に次工程に廻した物と有意差はみられなかった。なお本発明者らは実施したことはないが、理屈では乾燥窒素下で、しかも低温下に保存すれば、有効な期間は延長できるはずである。
【0024】
[金属フレームの表面処理]
次に、水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液による金属フレームの表面処理の具体的な方法について述べる。本発明で用いる水溶性アミン系化合物は、ヒドラジンやその誘導体、低級アミン系化合物、ピリジン、アニリン等を指している。低級アミンとしては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の易水溶性低級アミンが特に好ましく使用できる。これら水溶性アミン系化合物の種類によるが、濃度が数%〜数十%になるよう水に溶解し、前記した洗浄後の金属フレームをここへ一定時間浸漬する。
【0025】
例えば、ヒドラジン処理液の作成法を具体的に言えば、以下のようである。市販されているヒドラジン水和物、又は60%ヒドラジン水溶液が原料として使用できる。これを入手して水で希釈し、ヒドラジン濃度として1〜5%、好ましくは2〜4%とする。使用するアルミニウム合金によって異なるが、A1050規格(日本工業規格(JIS))のアルミニウム合金を使用した場合、ヒドラジン水溶液のヒドラジン濃度を3%として60〜120秒浸漬したときに良い結果を示した。
【0026】
また、アンモニア水、例えば25〜28%の市販アンモニア水をそのまま使用する場合について述べると、A1100アルミニウム合金処理に10〜30分浸漬することで最終的に良好な結果が得られた。このように使用するアミン系化合物(又はアンモニア)や対応する金属種によって最適処理条件は異なる。アルミニウム合金について言えば、水溶性アミン系化合物濃度を濃くすると処理時間を短くすることができるとみられるが、短いと工程の安定性が損なわれる。一方、濃度を下げると効果を発揮させるための浸漬時間が長くなる。
【0027】
処理済みの金属フレームは、乾燥空気下で保存し、湿気に触れることがないようにするのが好ましい。乾燥窒素下で保存すべきか否かまでは確認実験をしていない。アルミニウム合金の場合、1週間までの保存であれば、乾燥空気下の室温で保存しても効力の続くことは確認した。
【0028】
[熱可塑性樹脂組成物]
次に、使用する熱可塑性樹脂組成物について述べる。この熱可塑性樹脂組成物は、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンテレフタレートを主体とする共重合体、又はポリアルキレンテレフタレートを成分として含む熱可塑性樹脂組成物から選択される1種以上である。ここでポリアルキレンテレフタレートとしては、PBTが好ましい。また熱可塑性樹脂組成物としては、PBT単独のポリマー、PBTとポリカーボネート(PC)のポリマーコンパウンド、PBTとアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS樹脂)のポリマーコンパウンド、又はPBTとポリエチレンテレフタレート(PET)のポリマーコンパウンドから選択される1種以上が好ましい。
【0029】
また、上記樹脂組成物へのフィラーの含有は非常に好ましい。その理由は、金属材料と樹脂材料との線膨張率の違いにある。一般的に言って、金属の線膨張率は、熱可塑性樹脂のそれより大幅に小さく、加熱や冷却した場合の伸縮の長さが互いに異なるのである。両者の線熱膨張率が異なると、一体化品、即ち複合体の接着面では温度変化で必ずズレ応力が生じる。接着剤による接着であれば、弾性接着剤を使用することで両者間の熱伸縮の差を吸収するが、本発明では剛性の高いもの同士が直接接着していて逃げ場がない。それ故、温度変化時のズレ応力を吸収し緩和するための工夫が必要である。樹脂へのフィラーの大量混入がその解決策になる。
【0030】
フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、その他これらに類する高強度繊維が良い。又、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、粘土、炭素繊維やアラミド繊維の粉砕物、その他これらに類する樹脂充填用無機フィラーを含有した熱可塑性樹脂組成物であることは非常に好ましい。フィラーを含まない場合でも強固に接着し、金属に接着した熱可塑性樹脂組成物を剥がすには非常に強い力が必要である。しかしながら、成形された複合体を温度サイクル試験にかけると、フィラーを含まない樹脂の系ではサイクルを重ねることで急速に接着強度が低下することが多い。詳細に言えば、これには二つの原因がある。
【0031】
一つは、線膨張率で金属フレームと熱可塑性樹脂組成物に大きな差があることによる。アルミニウムの線膨張率は金属の中では大きい方だが、それでも熱可塑性樹脂組成物よりかなり小さい。フィラーの存在は熱可塑性樹脂組成物の線膨張率を下げ、アルミニウム合金の熱膨張率(純アルミニウムで2.386×10-5)に近づける。フィラーの種類とその含有率を選べば、線膨張率はアルミニウム合金にかなり近い値にできるものと推定される。
【0032】
もう一つは、インサート成形後の金属フレームの冷却縮みと熱可塑性樹脂組成物の成形収縮の関係である。フィラーを含まない熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率は、小さなものでも0.6%程度である。一方、アルミニウム合金の冷却縮みは、例えば射出時から室温まで100℃程度冷えるとして0.2%程度であり、熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率よりずっと小さく、両者には差がある。よって、複合体を金型から離型して時間が経ち、樹脂が落ち着いてくると、金属と樹脂の界面に内部歪が生じ、僅かな衝撃で界面破壊が起こって剥がれてしまう。
【0033】
アルミニウムの熱膨張率は金属の中では大きな方で使用金属種として好ましいことは既に述べた。それでもアルミニウム合金では線膨張率は2〜3×10-5-1である。一方、PBTやPBT含有のポリマーコンパウンドの線膨張率は7〜8×10-5-1である。PBTやPBT含有のポリマーコンパウンドに高強度繊維や無機フィラーを含有率で30〜50%含ませると、線膨張率は2〜3×10-5-1となり、アルミニウムとほぼ一致する。また、このとき成形収縮率も低下する。成形収縮率について更に詳細に言えば、PBTの高い結晶性が収縮率を上げているので結晶性の低い樹脂であるPET、PC、ABS、PS、その他を混ぜてコンパウンド化した方が更に低下できる。ただ、PBT濃度も下がるので、具体的には試行錯誤が必要である。
【0034】
[射出成形]
水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液に浸漬する処理が行われた後、乾燥した金属フレームを射出成形金型に挿入し、底部、辺部、及び折り曲げられた突起部で囲繞される空間(並びに後述するスペーサ等を形成するための所望の空間)に形成されるキャビティ部に前記熱可塑性樹脂組成物を射出し、該空間における金属フレームの表面に前記熱可塑性樹脂組成物を付着させ、金属と樹脂を強固に一体化する。
【0035】
射出条件について述べる。金型温度、射出温度は高い方が良い結果が得られるが無理に上げることはなく、前記熱可塑性樹脂組成物を使う通常の射出成形時とほぼ同様の条件で十分な接着効果が発揮できる。接着力を上げるためには、むしろ金型のゲート構造において出来るだけピンゲートを多く使うことに留意した方が良い。ピンゲートでは樹脂通過時に生じるせん断摩擦で瞬時に樹脂温度が上がり、これが良効果を生むものとみられる。要するに、円滑な成形を阻害しない範囲で出来るだけ接着面に高温の樹脂溶融物が接するように工夫するのが良いように推定される。
【0036】
[作用]
本発明によれば、インサート成形の手法によって、底部、辺部、及び突起部で囲繞される空間における金属フレームの表面に熱可塑性樹脂組成物を付着させることにより、該熱可塑性樹脂組成物が金属フレームの三面(即ち底部の表面、辺部の表面、及び突起部の表面)に付着されるので、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を強固に一体化することができる。この様なことが可能になった理由は、金属フレームを水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液で処理したことにある。この処理により、適度のエッチングと適度の反応性を有する金属表面状態が得られたのではないかと推定される。本発明を使用することで、産業用の各種制御機器、家庭用電化製品、携帯電話等の通信機器、医療機器、車両搭載用や建築資材用等に用いられる筐体、構造用部品、外装用部品等の製造において、金属フレームの良さと熱可塑性樹脂組成物の良さを両立させ、生産性及び量産性を向上でき、形状や構造の設計が自由にできる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。以下においては、本発明に係る金属と樹脂の複合体を、いわゆるノート型のパーソナルコンピュータ(以下「パソコン」という。)の筐体に適用した例について説明する。まず図1は、本発明に係る金属と樹脂の複合体である下部筐体4を備えるパソコン1を表す分解斜視図である。パソコン1は、キーボード2a及びディスプレイ2bを有し、パソコン1の外殻を形成する上部筐体2と、本発明に係る金属と樹脂の複合体であり、同じくパソコン1の外殻を形成する下部筐体4と、電磁波を発生する電子機器3a(例えばCPU,ROM,RAMや、ディスクドライブ装置等)を有し、上部筐体2及び下部筐体4の間に介在される電気回路基板3と、からなる。
【0038】
次に図2は、下部筐体4の詳細を表す斜視図である。下部筐体4は、底部6から立設される辺部7と、該辺部7から突設されると共に該辺部7に対して折り曲げ可能な突起部8とを有し、該突起部8が折り曲げられた形状・構造の金属フレームと、該金属フレームの表面に付着された前記熱可塑性樹脂組成物と、からなるものである。
【0039】
ここでの金属フレームは、辺部7及び突起部8がノッチング加工された金属板5が折曲加工されて、長方形状の底部6と、該底部6の四周から直角に立設される四つの辺部7,7,7,7と、各辺部同士が交差する四つの角部に覆い被さるように底部6と平行に折り曲げられた四つの突起部8,8,8,8とが形成された開口容器である。
【0040】
また熱可塑性樹脂組成物は、底部6、辺部7、及び折り曲げられた突起部8で囲繞される空間における金属フレームの表面に付着されて、ボス部9を形成する。このボス部9には、上部筐体2の四つの角部から下方に向けて突設されるピン2c(図1を参照)が挿入される孔が設けられる。さらに熱可塑性樹脂組成物は、底部の中央における金属フレームの中央に付着されて、スペーサ10を形成する。このスペーサ10には、パソコン1を組み立てた際に電気回路基板3が載置される。
【0041】
以上に説明した下部筐体4は、前記金属フレームを図3に示す製造工程にて製造し、該金属フレームを水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液に浸漬する処理を行った後に乾燥し、該金属フレームを図4に示す射出成形金型に挿入し、前記熱可塑性樹脂組成物を射出することにより製造される。
【0042】
具体的には、まず図3(a)に示すように、長方形状の金属製の板材に切り込みを入れてノッチング加工を行うことにより、四つの辺部7,7,7,7と、該辺部の一方側の端から突設される突設部8,8,8,8とを形成する。なお辺部7には、必要に応じて切り込み部7aを形成する。この切り込み部7aは、ディスクドライブ装置に連通する開口部や各種の接続ポートを形成するための部位である。
【0043】
次に図3(b)に示すように、底部6に対して四つの辺部7,7,7,7を鉛直に折り曲げる折曲加工を行い、各辺部同士を溶接や接着剤等により固着する。さらに図3(c)に示すように、各辺部同士が交差する四つの角部に覆い被さるように、各辺部に対して四つの突起部8,8,8,8を底部6と平行に折り曲げる折曲加工を行うと共に、ピン2cが挿入されるボス穴8aを各突起部に形成する。なお必要に応じて、製造された金属フレームに対して、前記切削や研磨の工程,化学エッチング工程、並びに洗浄工程を行う。
【0044】
そして金属フレームの表面を水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液に浸漬する処理を行う。例えば水溶性アミン系化合物としてヒドラジンを使用する場合には、濃度60%の市販のヒドラジン水溶液をイオン交換水で希釈してヒドラジンとしての濃度が3%のヒドラジン水溶液を作成し、前記前処理をして水洗乾燥した金属フレームを投入し、液を攪拌して浸漬約2分後に取り出し、別に用意したイオン交換水で洗浄する。
【0045】
次に図4に示すように、ヒドラジン処理が行われた金属フレームを射出成形金型11に挿入し、前記熱可塑性樹脂組成物を射出する。具体的には、射出成形金型11を構成する可動側型板12に形成されるキャビティに金属フレームを挿入し、同じく射出成形金型11を構成する固定側型板12を閉じ、スライドコア14を下方に移動させて該スライドコア14から突設されるピン14aをボス穴8aに挿入する。そして、底部6、辺部7、突起部8、及び可動側型板12で囲繞される空間S1と、底部6及び可動側型板12で囲繞される空間S2に、ランナ15及びゲート16を介して溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を射出して、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を付着させ、下部筐体4を形成する。
【0046】
このようにして製造された下部筐体4においては、空間S1における金属フレームの表面に熱可塑性樹脂組成物を付着させることにより、該熱可塑性樹脂組成物が金属フレームの三面(即ち底部6の表面、辺部7の表面、及び突起部8の表面)に付着されるので、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を強固に一体化することができる。また空間S2にスペーサ10を形成するように、形状や構造の設計が自由にできる。
【0047】
【実施例】
以下、本発明の実施例を実験例に換えて詳記する。
【0048】
[実験例1]
圧延法で得られた市販の電気工作用の1mm厚アルミ板(A1050アルミニウムとみられる)を使用して、図3に示す製造工程で金属フレームを製造した。この金属フレームをアセトンに10分間浸漬して取り出し、水道水により洗浄した。続いてSUS製バットに3%濃度の水酸化ナトリウム水溶液を用意し、前記金属フレームを1分間浸漬して化学エッチングし、取り出して水道水で洗浄した。次に別のSUS製バットに1%の希硝酸を用意し、前記の金属フレームを1分間浸漬し中和処理した。取り出して水道水で十分に洗浄し、更にイオン交換水で洗浄した。
【0049】
一方、濃度60%の市販のヒドラジン水溶液をイオン交換水で希釈して、ヒドラジンとしての濃度が3%のヒドラジン水溶液を作成した。これに前記した水を切った金属フレームを投入しガラス棒で液を時々かき混ぜた。金属フレーム表面から小さな発泡が起こり、表面がやや黒っぽくなりかけた時点を終了点と決めて、ヒドラジン水溶液から引き上げた。この間が約2分間の浸漬であり、取り出して別に用意したイオン交換水の入ったSUS製バットに投入した。
【0050】
よくかき混ぜた後、プラスチック製ザルにあけて水を切り、更にイオン交換水をかけて金属フレームを水洗した。その後、エアガンを使って強制的に乾燥し、開口部を封印できるチャック付きのポリエチレン製の袋に入れて保存した。そして金属フレームを、保存開始後3日でポリ袋のチャックを開いてポリ袋から取り出し、油分等が付着せぬように手袋で摘まんで射出成形金型11にインサートした。金型温度は90℃とし、射出成形機の加熱筒の最終部分温度とノズルの温度は260℃として、ガラス繊維20%、微細クレーフィラー20%含有PBT/PET樹脂(PBT約80%+PET約20%、三菱レイヨン社製「タフペットシリーズ」から特にコンパウンドした物)を射出し、図2に示す下部筐体4を得た。
【0051】
この下部筐体4を成形後室内に2日間放置した後、接着力を検査した。金属板5の部分を机の上に押さえつけてボス部9及びスペーサ10を指で強く押すことにより剥がそうとしたが、指に傷がつきそうになるまで押しても剥がすことは出来なかった。
【0052】
なお、別に製造した下部筐体4について、温度サイクル試験を実施した。具体的には、室温から+0.7℃/分で昇温して85℃にして2時間置き、次に−0.7℃/分の速度で−40℃まで冷やし、−40℃に2時間置き、今度は+0.7℃/分で昇温して85℃に戻し2時間置いてからまた−40℃まで冷やすというものである。この温度サイクル試験を全100サイクルしてから前記と同じ接着力の検査をしたが、結果は温度サイクル試験をしていない場合と同じであった。
【0053】
さらに、別に製造した下部筐体4について、高温高湿試験を実施した。この高温高湿試験は、85℃、60%湿度の条件下に24時間放置し、室温下に1時間かけて戻すというものである。この高温高湿試験の後に前記と同じ接着力の検査をしたが、結果は高温高湿試験をしていない場合と同じであった。
【0054】
[実験例2]
実験例1と同様にしてヒドラジン処理をした金属フレームを用意し保存した。但し、この処理後、1週間保存した物を使用した。これ以外は全く実験例1と同様にして、図2に示す下部筐体4を得た。得られた下部筐体4について、実験例1と同様に接着力の検査をしたが、結果は実験例1と同様で接着は非常に強かった。なお前記温度サイクル試験を実施した下部筐体4について、実験例1と同様に接着力の検査をした場合にも、結果は実験例1と同様で接着は非常に強かった。
【0055】
[実験例3]
射出する熱可塑性樹脂組成物を、フィラーを含まないPBT(三菱レイヨン社製「タフペットG1030B」)にした。これ以外は全く実験例1と全く同様にして、図2に示す下部筐体4を得た。得られた下部筐体4について、実験例1と同様に接着力の検査をしたが、結果は実験例1と同様で接着は非常に強かった。なお前記温度サイクル試験を2回のみ実施した下部筐体4について、実験例1と同様に接着力の検査をした場合には、ボス部9及びスペーサ10を指で強く押すことにより剥がすことができた。フィラーの不在が温度サイクル試験に対して弱くしているようであった。
【0056】
[実験例4]
市販の28%アンモニア水をヒドラジン水溶液に代えて使用し、浸漬時間を20分とした他は、実験例1と全く同様に金属フレームを処理し、PBT系樹脂組成物を射出成形して、図2に示す下部筐体4を得た。得られた下部筐体4について、成形後室内に2日間放置した後に、実験例1と同様に接着力の検査をしたが、結果は実験例1と同様で接着は非常に強かった。
【0057】
[実験例5]
市販のメチルアミン150gをイオン交換水1リットルに溶解した。この水溶液をアンモニア水に代えて使用した他は、実験例4と全く同様に金属フレームを処理し、PBT系樹脂組成物を射出成形して、図2に示す下部筐体4を得た。得られた下部筐体4について、成形後室内に2日間放置した後に、実験例1と同様に接着力の検査をしたが、結果は実験例1と同様で接着は非常に強かった。
【0058】
[実験例6]
圧延法で得られた市販の電気工作用の1mm厚アルミ板を使用して、図3に示す製造工程で金属フレームを製造した。この金属フレームを両面テープでゴムシートに貼り付けてブラスト装置に入れた。凹凸が約5μmレベルになるようにエアパルス時間を設定し、エアブラスト処理をした。ブラスト装置から取り出して平均で5時間以内置いた後、アセトンに10分間浸漬して取り出し、イオン交換水により洗浄した。
【0059】
次に実験例1と同様に、金属フレームを3%濃度のヒドラジン水溶液に2分間浸漬して処理を行い、取り出して別に用意したイオン交換水の入ったビーカーに投入した。よくかき混ぜた後、プラスチック製ザルにあけて水を切り、更にイオン交換水をかけて金属フレームを水洗した。その後、エアガンを使って強制的に乾燥し、塩化カルシウム乾燥剤を底部に充填した乾燥器に入れて保存した。
【0060】
この金属フレームを、保存開始後3日で乾燥器から取り出し、油分等が付着せぬように手袋で摘まんで射出成形金型11にインサートした。金型温度は100℃とし、射出成形機の加熱筒の最終部分温度とノズルの温度は270℃として、実施例1で使用したのと同じPBT/PET樹脂を射出し、図2に示す下部筐体4を得た。
【0061】
この下部筐体4を成形後室内に1週間放置した後、接着力を検査した。金属板5の部分を机の上に押さえつけてボス部9及びスペーサ10を指で強く押すことにより剥がそうとしたが、指に傷がつきそうになるまで押しても剥がすことは出来なかった。
【0062】
なお、別に製造した下部筐体4について、温度衝撃試験を実施した。この試験は、85℃に保った熱風乾燥機に前記筐体を入れて2時間置き、室温下に取り出して5分置き、今度は−40℃に保っている冷凍庫に入れ、2時間置いてからまた室温下に5分置き、また85℃熱風乾燥機に投入する繰り返し試験である。この温度の上げ下げサイクルを10サイクル実施し、接着力の検査をしたが、結果は温度衝撃試験をしていない場合と同じであった。
【0063】
さらに、別に製造した下部筐体4について、高温高湿試験を実施した。この高温高湿試験は、85℃、60%湿度の条件下に24時間放置し、室温下に1時間かけて戻すというものである。この高温高湿試験の後に前記と同じ接着力の検査をしたが、結果は高温高湿試験をしていない場合と同じであった。全体として見た場合、接着物の破壊試験としては驚くほど安定した結果を得た。
【0064】
最後に、本発明の変形例について説明する。
【0065】
上記の実施形態では、本発明に係る金属と樹脂の複合体がパソコン1の下部筐体4である例について説明したが、これに限らず、該複合体は、産業用の各種制御機器、家庭用電化製品、携帯電話等の通信機器、医療機器、車両搭載用や建築資材用等に用いられる筐体、構造用部品、外装用部品等であれば良く、その用途は特に限定されない。
【0066】
上記の実施形態では、金属と樹脂の複合体(下部筐体4)を構成する金属フレームが、辺部7及び突起部8がノッチング加工された金属板5の折曲加工にて形成される例について説明したが、これに限らず、金属フレームは、例えばプレス加工により一体形成されたものや、また底部6を構成する金属板と辺部7及び突起部8を構成する金属板の溶接により形成されたもの等でも良い。また金属フレームは長方形状の開口容器には限られず、また底部6と辺部7も直交しているものには限られず、さらに辺部7同士も直交しているものには限られず(例えばカーブを描いているものでも良く)、その形状は特に限定されない。
【0067】
上記の実施形態では、金属板5が折曲加工されて金属フレームが形成された後に水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液にて表面処理が行われる例について説明したが、これに限らず、金属フレームが形成される前の金属板5の段階で同処理が行われ、その後に金属板5が折曲加工されて金属フレームが形成されるものでも良い。即ち水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液による表面処理は、熱可塑性樹脂組成物が射出されて金属フレームに付着する前に行われるものであれば、その効果を特に消し去る様な工程が間に入らなければ、そのタイミングは限定されない。消し去る様な工程とは、これまでの記述で明快な様に、油性物で表面が覆われる可能性のある加工工程、アルミニウム合金で言えば強い酸性水溶液に漬けたり高温の蒸気に触れさせたりしてアルマイト化が起こるような処理工程、腐食や錆を生じしめるような工程、等々である。
【0068】
上記の実施形態では、水溶性アミン系化合物(又はアンモニア)水溶液処理が、金属フレームを水溶液に全体浸漬することにより金属フレームの全面について行われる例について説明したが、これに限らず、同処理は、少なくとも熱可塑性樹脂組成物が付着する金属フレームの一部分について行われるものでも良い。
【0069】
上記の実施形態では、金属フレームにおいて、一箇所の角部に対して一つの辺部7から突設された一つの突起部8が折り曲げられて覆い被さる例について説明したが、これに限らず、図5(a)に示すように、一箇所の角部に対して各辺部7,7から突設された二つの突起部8,8が折り曲げられて覆い被さるようにしても良い。
【0070】
上記の実施形態では、金属フレームにおいて、突起部8が角部に形成される例について説明したが、これに限らず、図5(c)に示すように、突起部8が辺部7の途中に形成されるようにしても良く、これによれば辺部7の途中において金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を強固に一体化できる。
【0071】
さらに図5()に示すように、例えば突起部8の先端をさらに折り曲げ加工することにより、該突起部8の先端に熱可塑性樹脂組成物(ボス部9)に食い込む食い込み部8を形成するようにしても良く、これによれば金属フレームと熱可塑性樹脂組成物をさらに強固に一体化できる。なお食い込み部位8は、熱可塑性樹脂組成物に食い込むものであれば、その形状は特に限定されない。
【0072】
【発明の効果】
以上に詳記したように、本発明に係る金属と樹脂の複合体とその製造方法によれば、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物が容易に剥がれことなく一体になるので、電子機器の筐体等において、金属フレームの良さと熱可塑性樹脂組成物の良さを両立させ、生産性が高く量産性があり、形状や構造の設計が自由にできると共に、熱可塑性樹脂組成物が金属フレームの三面(即ち底部の表面、辺部の表面、及び突起部の表面)に付着されるので、金属フレームと熱可塑性樹脂組成物を強固に一体化することができる。従って、形状、構造上も機械的強度の上でも問題がない電子機器の筐体等を作ることができた。
本発明によると、金属筐体を備えたモバイル電子機器等の軽量化や、電磁波シールドが必要な機器の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、本発明に係る金属と樹脂の複合体である下部筐体を備えるパソコンを表す分解斜視図である。
【図2】図2は、下部筐体の詳細を表す斜視図である。
【図3】図3は、金属フレームの製造工程を表す斜視図である。
【図4】図4は、射出成形金型の断面図である。
【図5】図5は、下部筐体の変形例を表す斜視図である。
【符号の説明】
1…パソコン
2…上部筐体
2a…キーボード
2b…ディスプレイ
2c…ピン
3…電気回路基板
3a…電子機器
4…下部筐体
5…金属板
6…底部
7…辺部
7a…切り込み部
8…突起部
8a…ボス穴
8b…食い込み部
9…ボス部(熱可塑性樹脂組成物)
10…スペーサ(熱可塑性樹脂組成物)
11…射出成形金型
12…可動側型板
13…固定側型板
14…スライドコア
15…ランナ
16…ゲート
S1…空間
S2…空間
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal / resin composite used for a housing of an electronic device incorporating an IC or the like, a structural component, and the like, and a method for manufacturing the same. More specifically, regarding the structure of a structure in which a metal frame made by sheet metal processing, pressing, cutting, notching, etc. and a thermoplastic resin composition are integrated, various industrial control devices, household appliances, The present invention relates to a metal-resin composite used for communication devices such as mobile phones, medical devices, cases for mounting on vehicles and building materials, structural parts, exterior parts, and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Technology for integrating metal and synthetic resin is required from a wide range of fields such as parts production for automobiles, home appliances, industrial equipment, etc., and many adhesives have been developed for this purpose. Among them, there are very good adhesives. For example, adhesives that function at room temperature or by heating are used for joining metal and synthetic resin, and this method is now a common technique. .
[0003]
However, it has been studied in the past whether there is a more rational joining method that does not use an adhesive. As far as the present inventors know, a method for integrating a high-strength engineering resin without using an adhesive with light metals such as aluminum, magnesium and alloys thereof, or iron alloys such as stainless steel. It is not put into practical use at present. The present inventors have made extensive research and development on these.
[0004]
The reason why the inventors proceed with this development is as follows. That is, the recent development and market expansion of portable electronic devices such as mobile phones, portable personal computers, PDAs, etc. are demanding a lighter and more durable structure with a superior appearance, made of light alloys such as aluminum and magnesium, and thin stainless steel A combination of a sheet-made exterior portion and a chassis made of a high-strength resin, which is completely different from the material, bears this demand, and a rational means for joining them is required.
[0005]
In addition, since the electromagnetic wave disturbance has entered the environment of not only business operators but also general consumers in the IT era, it is necessary to shield electromagnetic waves emitted by electric devices and electronic devices as much as possible. Aluminum alloy is a preferable shielding material because it is a metal and has high malleability and is easy to process. On the other hand, the polybutylene terephthalate (PBT) resin, which is mainly handled in the present invention, is excellent in both heat resistance and mechanical strength. Therefore, if a method for joining the two by an easy means is found, it can contribute to this field. .
[0006]
In addition, the use of the composite of metal and resin is not limited to portable electronic devices aiming at weight reduction and electromagnetic wave shielding as described above, and injects a thermoplastic resin composition excellent in metal and heat resistance and strength, If it can be firmly bonded by hot pressing or other thermoforming processes, a surprisingly wide range of applications can be expected. That is, if it is used for a case or chassis in a stationary electronic / electric machine or a general machine (for example, a television, a personal computer, a sewing machine, etc.), there are significant advantages in terms of weight reduction and design. In addition, if the technology advances to the point where strength reduction due to temperature cycling in a metal-resin composite can be completely suppressed, it can be used for a wide variety of machine parts. Furthermore, if the application proceeds until the composite of the metal and the resin can be used for a mobile machine such as an automobile or an aircraft, it will be the most wonderful application that can be expected.
[0007]
The insert molding method is considered first as the easiest joining means that meets the above-mentioned purpose in consideration of cost and productivity. That is, a metal frame is formed into a desired shape by bending, cutting, drawing and other pressing methods, milling and other cutting methods and notching processing, and the metal mold is formed on an injection mold. This is a method of injecting a molten thermoplastic resin composition after inserting a frame.
[0008]
An invention that can be adapted to this means is disclosed and proposed in Japanese Patent Publication No. 5-51671. This proposed invention is similar to electroplating by immersing a metal plate such as copper, brass, iron, stainless steel, nickel, zinc, and aluminum in an aqueous solution in which an alkali salt or amine ammonium salt of triazine thiol is dissolved. An electrochemical treatment is performed based on the idea (in this invention, it is referred to as “organic plating”).
[0009]
It has been shown that when this “organic plating” treatment is performed, an organic layer is firmly deposited on the metal surface and the surface becomes an organic layer. It is disclosed that the metal and the plastic stock are firmly bonded if they are repeatedly pressed with a hot plate.
[0010]
In order to follow up the proposed invention, the inventors used an aluminum alloy as a metal to be used and injected various synthetic resins. In the follow-up experiment of the present inventors, when nylon 12 was used for this synthetic resin, a high aluminum / resin adhesion (heat fusion) strength could be confirmed. Therefore, the mass production by insert injection molding in which the molded aluminum metal is inserted and nylon 12 series resin is injected into this mold, that is, commercialization, was examined in detail.
[0011]
However, as a result of examination, it was not so favorable. As a problem, for example, before the “organic plating” described above, pretreatment is necessary for removal of oil and fat on the aluminum surface, removal of metal oxide, or activation. If this pre-treatment is performed in a stable environment and under strict conditions, favorable adhesive strength cannot be obtained, the conditions for applying "organic plating" are delicate, and management during mass production is not easy, and resin is injected. When the mold temperature is not set to a very high level, a preferable adhesive force cannot be obtained. When the mold temperature is increased, the molding cycle becomes longer, and depending on the shape, the molded product may be deformed when released from the mold. It was found that there were various problems such as.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The proposed technology has not yet been commercialized by other companies in the same industry, and the present inventors have also left off the commercialization. However, if a practical method can be established, it can be applied to various fields and the market is expected to be large. As the bonding method, we chose the adhesion by injection of engineering resin with metal piece insert, the so-called injection molding method, and continued research and development with a focus on the modification of the surface layer on the metal side.
[0013]
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following object.
An object of the present invention is to provide a metal / resin composite used for a housing of an electronic device and the like and a method for producing the same by firmly integrating a metal frame and a thermoplastic resin composition.
Another object of the present invention is to provide a composite in which a metal and a resin used for a casing of an electronic device and the like are firmly integrated by an injection molding method with high productivity and mass productivity, and a method for manufacturing the same. is there.
Still another object of the present invention is to firmly integrate a metal and a resin used for a housing of an electronic device, etc., using a metal frame having high electromagnetic shielding properties and having a moldability of a thermoplastic resin composition. And providing a method for producing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention adopts the following means in order to achieve the object. The metal / resin composite of the present invention has a side part standing from the bottom part and a projection part protruding from the side part and bendable with respect to the side part. A metal metal frame whose surface is treated with an aqueous compound (or ammonia) solution, and attached to the surface of the metal frame in a space surrounded by the bottom, the side, and the bent projection, One or more types selected from the group consisting of alkylene terephthalate, a copolymer mainly composed of the polyalkylene terephthalate, or a thermoplastic resin composition containing the polyalkylene terephthalate as a component.
[0015]
[Metal frame]
As the metal material of the metal frame, an aluminum alloy can be preferably used. Aluminum alloys are preferred among metals because they have a relatively large linear expansion coefficient, are easily matched to those of the resin composition, and are excellent in malleability and workability. This metal frame is cut, cut, bent, drawn and polished by various metal processing methods such as sawing, milling, drilling, pressing, grinding, polishing, and notching. Thus, a shape and a structure necessary for an insert in injection molding are obtained.
[0016]
The metal frame here has a side part standing from the bottom part and a projection part protruding from the side part and bendable with respect to the side part, and the projection part is bent. -A structure, for example, a metal plate with notched edges and protrusions is bent to form a rectangular bottom, four sides standing upright from four corners of the bottom, and each side The opening container is formed with four protrusions that are bent in parallel with the bottom so as to cover the four corners intersecting each other. As described above, the metal frame can be easily configured by bending the metal plate with the side portions and the protrusions notched, so that productivity and mass productivity can be improved. Further, by forming the protrusions at the corners of the metal frame where the sides intersect, the metal frame and the thermoplastic resin composition can be firmly integrated at the corners. In addition, the metal frame and the thermoplastic resin composition can be more firmly integrated by forming a biting portion that bites into the thermoplastic resin composition at the tip of the protrusion.
[0017]
[Cutting / Polishing]
It is preferable that the metal frame has been subjected to a physical surface renewal operation by cutting or polishing before the step of treating the surface with a water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution. The cutting and polishing referred to in the present invention refers to further cutting and / or polishing after performing the necessary shape formation by the various metal processing methods described above. If the final process for forming the required shape is cutting or polishing, and the storage after the end of the cutting or polishing is preferable as described later, cutting and / or polishing in this section can be omitted. . The purpose of this step is to physically renew the metal surface before contacting with an aqueous solution of a water-soluble amine compound (or ammonia) so that the effect of the next step is as uniform as possible over the entire surface. This is because the metal surface is usually covered with an oxide or hydroxide, but an object that has been stored for a long period of time becomes thicker as the oxide layer penetrates into the interior, and when it becomes severe, it becomes a rust surface.
[0018]
As an example of an aluminum alloy, commercially available aluminum plates have been baptized by pressure and heat during the rolling process, and some surfaces have been lightly acid-treated to improve weather resistance. The oxide layer is quite thick. It is assumed that this aluminum plate is polished with a strong flow of compressed air mixed with fine sand particles (blast treatment). By this polishing, the surface covered with the oxide is peeled off, and the metal aluminum atoms are exposed for a moment, and at the next moment, it is oxidized by oxygen in the air to form an oxide film. The thickness is thin. The metal frame after polishing does not change as soon as it is stored under dry air. However, under high temperature and high humidity, the oxide and hydroxide increase, and the original state (state of the surface before polishing) approaches quickly. Therefore, it is important for the storage after this step to confirm the environment such as the humidity temperature and to shorten the period.
[0019]
This process will be specifically described. Cutting is literally cutting. Polishing is preferably performed using sandpaper, a powder abrasive, an abrasive paste, or the like. Polishing called sand blasting, air blasting, or blasting using a sand grain or fine abrasive and compressed air or compressed nitrogen is more preferred. For the purpose, it is better that the temperature does not rise at the time of polishing and the moisture and moisture that coexist is small. Therefore, blasting is preferable for commercialization on the premise of mass production. The preservation of the metal frame after this step is as described above. According to the present inventors, the shape of an aluminum alloy that has been subjected to blasting did not appear to be much different from that of the next process when stored for about one week in dry air.
[0020]
[Chemical etching]
The metal frame is preferably subjected to the physical surface renewal operation by cutting or polishing as described above before the step of treating the surface with a water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution. It is preferable that chemical etching is performed. Chemical etching is a short-time immersion in an aqueous chemical solution in which the metal species used dissolves. In the case of an aluminum alloy, for example, when immersed in an aqueous sodium hydroxide solution, the surface dissolves and a fine uneven surface is generated. In this case, it is preferable to wash with water after immersion, wash with a thin acid aqueous solution, and wash with sufficient water so that corrosion does not proceed due to sodium hydroxide remaining on the later day. It is considered that the contact area with the resin is expanded by chemical etching, and the generated fine irregularities produce a strong adhesive force.
[0021]
However, this chemical etching process and the physical surface renewal operation described above are not necessary conditions in the present invention, and the finally obtained metal-resin composite has the integrated strength necessary for its use. If it is, it is preferable to remove the process which is excessive and costly.
[0022]
[Washing]
The metal frame is preferably washed before the immersion treatment in the most important water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution. Of course, when chemical etching is performed, since the final process is washing with water, this process can also be performed. Therefore, other cases will be described. Generally, the surface of metal workpieces has processing oil and finger grease, and the metal frame after blasting is also washed with sand, fine oil droplets and dirt. It is important to do. This washing is preferably performed by a combination of washing with an organic solvent and washing with water. For example, it is immersed in a water-soluble organic solvent such as acetone or ethanol to remove oily dirt, washed with water, and air-dried with forced air. If a strong oily substance adheres, wash with an organic solvent such as benzine or xylene, then wash with water and dry with forced air.
[0023]
The storage period after washing should be as short as possible. If possible, the washing step and the next step are preferably carried out successively. When processing continuously, the drying process at the end of this process can be simplified or omitted. When storage is necessary until the next step, the product is dried and then stored at least under dry air, and the temperature is preferably room temperature or lower. In the case of aluminum alloy shaped product, it was summer, but after washing and drying, it was stored in dry air at room temperature for 24 hours and sent to the next process. However, there was a significant difference from the product that was sent to the next process immediately. There wasn't. Although the present inventors have never implemented it, it is theoretically possible to extend the effective period if it is stored under dry nitrogen and at a low temperature.
[0024]
[Surface treatment of metal frame]
Next, a specific method of surface treatment of the metal frame with a water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution will be described. The water-soluble amine compound used in the present invention refers to hydrazine and its derivatives, lower amine compounds, pyridine, aniline and the like. As the lower amine, readily water-soluble lower amines such as methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine and triethylamine can be particularly preferably used. Depending on the type of these water-soluble amine compounds, it is dissolved in water so as to have a concentration of several% to several tens of%, and the metal frame after washing is immersed in it for a certain time.
[0025]
For example, a specific method for preparing a hydrazine treatment liquid is as follows. Commercially available hydrazine hydrate or 60% hydrazine aqueous solution can be used as a raw material. This is obtained and diluted with water to give a hydrazine concentration of 1 to 5%, preferably 2 to 4%. Although depending on the aluminum alloy used, when an aluminum alloy of A1050 standard (Japanese Industrial Standard (JIS)) was used, good results were obtained when immersed for 60 to 120 seconds with a hydrazine concentration of the hydrazine aqueous solution being 3%.
[0026]
In the case of using ammonia water, for example, 25 to 28% of commercially available ammonia water as it is, finally good results were obtained by immersing in A1100 aluminum alloy treatment for 10 to 30 minutes. The optimum treatment conditions differ depending on the amine compound (or ammonia) used and the corresponding metal species. As for the aluminum alloy, it seems that the treatment time can be shortened by increasing the concentration of the water-soluble amine compound, but if it is short, the stability of the process is impaired. On the other hand, when the concentration is lowered, the immersion time for exerting the effect becomes longer.
[0027]
The treated metal frame is preferably stored under dry air so that it is not exposed to moisture. Confirmation experiments have not been conducted until it should be stored under dry nitrogen. In the case of an aluminum alloy, if it was stored for up to one week, it was confirmed that the effect continued even if stored at room temperature in dry air.
[0028]
[Thermoplastic resin composition]
Next, the thermoplastic resin composition to be used will be described. The thermoplastic resin composition is at least one selected from polyalkylene terephthalate, a copolymer mainly composed of polyalkylene terephthalate, or a thermoplastic resin composition containing polyalkylene terephthalate as a component. Here, the polyalkylene terephthalate is preferably PBT. The thermoplastic resin composition includes a polymer of PBT alone, a polymer compound of PBT and polycarbonate (PC), a polymer compound of PBT and acrylonitrile / butadiene / styrene resin (ABS resin), or a polymer of PBT and polyethylene terephthalate (PET). One or more selected from compounds are preferred.
[0029]
Moreover, the inclusion of a filler in the resin composition is very preferable. The reason is the difference in the linear expansion coefficient between the metal material and the resin material. Generally speaking, the coefficient of linear expansion of a metal is much smaller than that of a thermoplastic resin, and the lengths of expansion and contraction when heated or cooled are different from each other. If the linear thermal expansion coefficients of the two are different, a deviation stress is inevitably generated due to a temperature change in the integrated product, that is, the bonded surface of the composite. In the case of adhesion by an adhesive, an elastic adhesive is used to absorb the difference in thermal expansion and contraction between the two, but in the present invention, highly rigid materials are directly bonded and there is no escape. Therefore, a device for absorbing and mitigating the deviation stress at the time of temperature change is necessary. A large amount of filler mixed into the resin is a solution.
[0030]
As the filler, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, and other high strength fibers similar to these are preferable. Further, a thermoplastic resin composition containing a calcium carbonate, magnesium carbonate, silica, talc, clay, pulverized product of carbon fiber or aramid fiber, and other similar inorganic fillers for resin filling is very preferable. Even when the filler is not included, a very strong force is required to firmly adhere and peel off the thermoplastic resin composition adhered to the metal. However, when the molded composite is subjected to a temperature cycle test, in a resin system that does not contain a filler, the adhesive strength often decreases rapidly by repeated cycles. In detail, this has two causes.
[0031]
One reason is that there is a large difference between the metal frame and the thermoplastic resin composition in terms of linear expansion coefficient. Aluminum has a larger coefficient of linear expansion among metals, but it is still much smaller than that of a thermoplastic resin composition. The presence of the filler lowers the linear expansion coefficient of the thermoplastic resin composition, and the thermal expansion coefficient of the aluminum alloy (2.386 × 10 2 for pure aluminum). -Five ). If the type and content of the filler are selected, it is estimated that the linear expansion coefficient can be made to be a value close to that of an aluminum alloy.
[0032]
The other is the relationship between the cooling shrinkage of the metal frame after insert molding and the molding shrinkage of the thermoplastic resin composition. The molding shrinkage rate of the thermoplastic resin composition containing no filler is about 0.6% even if it is small. On the other hand, the cooling shrinkage of the aluminum alloy is, for example, about 0.2% as it cools from the time of injection to room temperature by about 100 ° C., which is much smaller than the molding shrinkage of the thermoplastic resin composition, and there is a difference between the two. Therefore, when the composite is released from the mold and time passes and the resin settles down, internal strain occurs at the interface between the metal and the resin, and the interface breaks down due to a slight impact and peels off.
[0033]
As described above, aluminum has a large coefficient of thermal expansion among metals and is preferable as a metal species to be used. Nevertheless, the coefficient of linear expansion is 2-3 × 10 for aluminum alloys. -Five-1 It is. On the other hand, the linear expansion coefficient of PBT or a polymer compound containing PBT is 7 to 8 × 10. -Five-1 It is. When PBT or PBT-containing polymer compound contains high-strength fibers or inorganic fillers in an amount of 30 to 50%, the linear expansion coefficient is 2 to 3 × 10. -Five-1 And almost matches aluminum. At this time, the molding shrinkage also decreases. In more detail about the molding shrinkage rate, the high crystallinity of PBT increases the shrinkage rate. Therefore, it is possible to further lower the compound by mixing PET, PC, ABS, PS, etc., which are low crystallinity resins. . However, since the PBT concentration also decreases, specifically, trial and error are necessary.
[0034]
[injection molding]
After being immersed in a water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution, the dried metal frame is inserted into an injection mold, and the space surrounded by the bottom, sides, and bent protrusions ( In addition, the thermoplastic resin composition is injected into a cavity portion formed in a desired space for forming a spacer or the like described later, and the thermoplastic resin composition is adhered to the surface of the metal frame in the space, thereby And resin are firmly integrated.
[0035]
The injection conditions will be described. The higher the mold temperature and the injection temperature, the better results can be obtained, but it will not be increased excessively, and a sufficient adhesive effect can be exhibited under substantially the same conditions as in normal injection molding using the thermoplastic resin composition. In order to increase the adhesive strength, it is better to keep in mind that pin gates are used as much as possible in the mold gate structure. In the pin gate, the resin temperature instantaneously rises due to shear friction generated when passing through the resin, which seems to produce a good effect. In short, it is presumed that it is better to devise so that the high-temperature resin melt is in contact with the bonding surface as much as possible within a range that does not hinder smooth molding.
[0036]
[Action]
According to the present invention, the thermoplastic resin composition is attached to the surface of the metal frame in the space surrounded by the bottom portion, the side portion, and the protrusion by an insert molding technique, so that the thermoplastic resin composition is a metal. Since it adheres to the three surfaces of the frame (that is, the bottom surface, the side surface, and the protrusion surface), the metal frame and the thermoplastic resin composition can be firmly integrated. The reason why this is possible is that the metal frame was treated with an aqueous solution of a water-soluble amine compound (or ammonia). It is presumed that a metal surface state having moderate etching and moderate reactivity was obtained by this treatment. By using the present invention, various control equipment for industrial use, household appliances, communication equipment such as mobile phones, medical equipment, housings used for mounting on vehicles and building materials, structural parts, exteriors, etc. In the production of parts and the like, both the goodness of the metal frame and the good thermoplastic resin composition can be achieved, the productivity and the mass productivity can be improved, and the shape and structure can be designed freely.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, an example in which the composite of metal and resin according to the present invention is applied to a housing of a so-called notebook personal computer (hereinafter referred to as “personal computer”) will be described. First, FIG. 1 is an exploded perspective view showing a personal computer 1 including a lower housing 4 that is a composite of metal and resin according to the present invention. The personal computer 1 has a keyboard 2a and a display 2b, and is an upper housing 2 that forms an outer shell of the personal computer 1, and a metal-resin composite according to the present invention, and a lower portion that also forms the outer shell of the personal computer 1. An electric circuit board 3 having a housing 4 and an electronic device 3a (for example, CPU, ROM, RAM, disk drive device, etc.) that generates electromagnetic waves and interposed between the upper housing 2 and the lower housing 4; It consists of.
[0038]
Next, FIG. 2 is a perspective view showing details of the lower housing 4. The lower housing 4 includes a side portion 7 standing from the bottom portion 6, and a protruding portion 8 that protrudes from the side portion 7 and can be bent with respect to the side portion 7. And a metal frame having a bent shape and structure, and the thermoplastic resin composition attached to the surface of the metal frame.
[0039]
Here, the metal frame 5 is formed by bending a metal plate 5 in which the side portion 7 and the protruding portion 8 are notched to form a rectangular bottom portion 6 and four pieces standing at right angles from the four circumferences of the bottom portion 6. The side portions 7, 7, 7, and 7 and four protrusions 8, 8, 8, and 8 that are bent in parallel with the bottom portion 6 so as to cover the four corner portions intersecting each other are formed. Open container.
[0040]
The thermoplastic resin composition is attached to the surface of the metal frame in the space surrounded by the bottom portion 6, the side portion 7, and the bent projection portion 8 to form the boss portion 9. The boss 9 is provided with a hole into which a pin 2c (see FIG. 1) protruding downward from the four corners of the upper housing 2 is inserted. Further, the thermoplastic resin composition is attached to the center of the metal frame at the center of the bottom to form the spacer 10. The electric circuit board 3 is placed on the spacer 10 when the personal computer 1 is assembled.
[0041]
The lower housing 4 described above is manufactured after the metal frame is manufactured by the manufacturing process shown in FIG. 3, the metal frame is immersed in a water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution, and then dried. It is manufactured by inserting the metal frame into an injection mold shown in FIG. 4 and injecting the thermoplastic resin composition.
[0042]
Specifically, as shown in FIG. 3 (a), first, four sides 7, 7, 7, and 7 are formed by cutting a rectangular metal plate and performing notching. Protruding portions 8, 8, 8, and 8 protruding from one end of the portion are formed. In the side portion 7, a cut portion 7a is formed as necessary. The cut portion 7a is a portion for forming an opening communicating with the disk drive device and various connection ports.
[0043]
Next, as shown in FIG. 3 (b), bending is performed by bending the four side portions 7, 7, 7, 7 vertically with respect to the bottom portion 6, and the respective side portions are fixed to each other by welding or an adhesive. To do. Further, as shown in FIG. 3 (c), the four protrusions 8, 8, 8, 8 are parallel to the bottom 6 with respect to each side so as to cover the four corners intersecting each other. A boss hole 8a into which the pin 2c is inserted is formed in each projection portion. If necessary, the cutting and polishing steps, the chemical etching step, and the cleaning step are performed on the manufactured metal frame.
[0044]
And the process which immerses the surface of a metal frame in the water-soluble amine compound (or ammonia) aqueous solution is performed. For example, when hydrazine is used as a water-soluble amine compound, a commercially available hydrazine aqueous solution having a concentration of 60% is diluted with ion-exchanged water to prepare a hydrazine aqueous solution having a concentration of 3% as hydrazine, and the pretreatment is performed. Then, a metal frame that has been washed with water and dried is added, and the liquid is stirred and taken out after about 2 minutes of immersion, and washed with ion-exchanged water separately prepared.
[0045]
Next, as shown in FIG. 4, a metal frame that has been subjected to hydrazine treatment is inserted into an injection mold 11 and the thermoplastic resin composition is injected. Specifically, a metal frame is inserted into a cavity formed in the movable mold 12 that constitutes the injection mold 11, the fixed mold 12 that also constitutes the injection mold 11 is closed, and the slide core 14. Is moved downward to insert the pin 14a protruding from the slide core 14 into the boss hole 8a. The runner 15 and the gate 16 are inserted into the space S1 surrounded by the bottom 6, the side 7, the protrusion 8, and the movable mold 12 and the space S2 surrounded by the bottom 6 and the movable mold 12. Then, the molten thermoplastic resin composition is injected to adhere the metal frame and the thermoplastic resin composition to form the lower housing 4.
[0046]
In the lower casing 4 manufactured in this way, the thermoplastic resin composition is adhered to the surface of the metal frame in the space S1, so that the thermoplastic resin composition is attached to the three surfaces of the metal frame (that is, the surface of the bottom 6). And the surface of the side portion 7 and the surface of the protruding portion 8), the metal frame and the thermoplastic resin composition can be firmly integrated. Further, the shape and structure can be freely designed so that the spacer 10 is formed in the space S2.
[0047]
【Example】
Examples of the present invention will be described in detail below instead of experimental examples.
[0048]
[Experimental Example 1]
A metal frame was manufactured by the manufacturing process shown in FIG. 3 using a commercially available 1 mm thick aluminum plate (which is considered to be A1050 aluminum) for electric work obtained by a rolling method. The metal frame was immersed in acetone for 10 minutes and taken out, and washed with tap water. Subsequently, a 3% sodium hydroxide aqueous solution was prepared in a SUS vat, and the metal frame was immersed for 1 minute for chemical etching, taken out, and washed with tap water. Next, 1% dilute nitric acid was prepared in another SUS vat, and the metal frame was immersed for 1 minute for neutralization. The sample was taken out and thoroughly washed with tap water, and further washed with ion exchange water.
[0049]
On the other hand, a commercially available hydrazine aqueous solution having a concentration of 60% was diluted with ion-exchanged water to prepare a hydrazine aqueous solution having a concentration of 3% as hydrazine. The above-described metal frame from which water had been drained was added, and the liquid was occasionally stirred with a glass rod. A small foaming occurred from the surface of the metal frame, and the point at which the surface started to become slightly black was determined as the end point and was pulled up from the hydrazine aqueous solution. This period was about 2 minutes of immersion, and it was taken out and put into a SUS bat containing ion exchange water prepared separately.
[0050]
After stirring well, it was poured into a plastic colander to drain the water, and further ion exchange water was applied to wash the metal frame. Thereafter, it was forcibly dried using an air gun, and stored in a polyethylene bag with a chuck that can seal the opening. Then, 3 days after the start of storage, the metal frame was opened from the plastic bag and taken out from the plastic bag. The metal frame was picked up with gloves so that oil and the like did not adhere, and inserted into the injection mold 11. The mold temperature was 90 ° C., the final part temperature of the heating cylinder of the injection molding machine and the nozzle temperature were 260 ° C. PBT / PET resin containing 20% glass fiber and 20% fine clay filler (PBT about 80% + PET about 20 %, A particularly compounded compound from “Tough Pet Series” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was injected to obtain the lower housing 4 shown in FIG.
[0051]
The lower casing 4 was left in the room for 2 days after molding, and then the adhesion was inspected. The metal plate 5 was pressed on the desk and pressed by strongly pressing the boss 9 and the spacer 10 with a finger, but could not be peeled off even when pressed until the finger was likely to be scratched.
[0052]
In addition, the temperature cycle test was implemented about the lower housing | casing 4 manufactured separately. Specifically, the temperature is raised from room temperature at + 0.7 ° C./min to 85 ° C. for 2 hours, then cooled to −40 ° C. at a rate of −0.7 ° C./min, and then held at −40 ° C. for 2 hours. This time, the temperature was raised at + 0.7 ° C./min, returned to 85 ° C., left for 2 hours, and then cooled to −40 ° C. again. After 100 cycles of this temperature cycle test, the same adhesive strength was tested as above, but the result was the same as when the temperature cycle test was not performed.
[0053]
Further, a high temperature and high humidity test was conducted on the separately manufactured lower housing 4. This high-temperature and high-humidity test is to stand for 24 hours under conditions of 85 ° C. and 60% humidity, and return to room temperature over 1 hour. After this high-temperature and high-humidity test, the same adhesive strength was tested as described above, but the results were the same as when the high-temperature and high-humidity test was not performed.
[0054]
[Experiment 2]
A metal frame treated with hydrazine was prepared and stored in the same manner as in Experimental Example 1. However, after this treatment, those stored for 1 week were used. Except for this, the lower housing 4 shown in FIG. 2 was obtained in the same manner as in Experimental Example 1. The obtained lower casing 4 was examined for adhesive strength in the same manner as in Experimental Example 1. The result was the same as in Experimental Example 1, and the adhesion was very strong. When the lower casing 4 subjected to the temperature cycle test was tested for adhesive strength in the same manner as in Experimental Example 1, the result was the same as in Experimental Example 1 and the adhesion was very strong.
[0055]
[Experiment 3]
The thermoplastic resin composition to be injected was made into PBT containing no filler (“Tuffpet G1030B” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). Except for this, the lower housing 4 shown in FIG. 2 was obtained in exactly the same manner as in Experimental Example 1. The obtained lower casing 4 was examined for adhesive strength in the same manner as in Experimental Example 1. The result was the same as in Experimental Example 1, and the adhesion was very strong. In the case of the lower case 4 in which the temperature cycle test was performed only twice, when the adhesive strength was inspected in the same manner as in Experimental Example 1, the boss portion 9 and the spacer 10 could be peeled off with a finger. It was. The absence of filler appeared to weaken the temperature cycle test.
[0056]
[Experimental Example 4]
A commercially available 28% ammonia water was used instead of the hydrazine aqueous solution and the immersion time was 20 minutes. The metal frame was treated in the same manner as in Experimental Example 1, and the PBT resin composition was injection molded. The lower housing | casing 4 shown in 2 was obtained. The obtained lower housing 4 was left in the chamber after molding for 2 days, and then the adhesion was examined in the same manner as in Experimental Example 1. The result was the same as in Experimental Example 1, and the adhesion was very strong.
[0057]
[Experimental Example 5]
150 g of commercially available methylamine was dissolved in 1 liter of ion-exchanged water. Except that this aqueous solution was used in place of ammonia water, the metal frame was treated in the same manner as in Experimental Example 4, and the PBT resin composition was injection-molded to obtain the lower housing 4 shown in FIG. The obtained lower housing 4 was left in the chamber after molding for 2 days, and then the adhesion was examined in the same manner as in Experimental Example 1. The result was the same as in Experimental Example 1, and the adhesion was very strong.
[0058]
[Experimental Example 6]
A metal frame was manufactured by the manufacturing process shown in FIG. 3 using a commercially available 1 mm thick aluminum plate for electric work obtained by a rolling method. This metal frame was affixed to a rubber sheet with double-sided tape and placed in a blasting apparatus. The air pulse time was set so that the irregularities were at a level of about 5 μm, and air blasting was performed. After taking out from the blasting apparatus and leaving it within an average of 5 hours, it was taken out by being immersed in acetone for 10 minutes and washed with ion-exchanged water.
[0059]
Next, in the same manner as in Experimental Example 1, the metal frame was immersed in a 3% strength hydrazine aqueous solution for 2 minutes for treatment, taken out, and placed in a beaker containing ion exchange water prepared separately. After stirring well, it was poured into a plastic colander to drain the water, and further ion exchange water was applied to wash the metal frame. Thereafter, it was forcibly dried using an air gun and stored in a drier filled with a calcium chloride desiccant at the bottom.
[0060]
The metal frame was taken out of the dryer 3 days after the start of storage, and was picked with gloves so that oil and the like did not adhere, and inserted into the injection mold 11. The mold temperature was 100 ° C., the final partial temperature of the heating cylinder of the injection molding machine and the nozzle temperature were 270 ° C., and the same PBT / PET resin used in Example 1 was injected, and the lower housing shown in FIG. Body 4 was obtained.
[0061]
The lower housing 4 was left in the room for 1 week after being molded, and then the adhesion was inspected. The metal plate 5 was pressed on the desk and pressed by strongly pressing the boss 9 and the spacer 10 with a finger, but could not be peeled off even when pressed until the finger was likely to be scratched.
[0062]
In addition, the temperature shock test was implemented about the lower housing | casing 4 manufactured separately. In this test, the case was placed in a hot air dryer maintained at 85 ° C. for 2 hours, taken out at room temperature for 5 minutes, and then placed in a freezer maintained at −40 ° C. for 2 hours. Moreover, it is a repetitive test that is placed at room temperature for 5 minutes and put into an 85 ° C. hot air dryer. This temperature raising / lowering cycle was carried out 10 times, and the adhesion was examined. The result was the same as the case where the temperature shock test was not conducted.
[0063]
Further, a high temperature and high humidity test was conducted on the separately manufactured lower housing 4. This high-temperature and high-humidity test is to stand for 24 hours under conditions of 85 ° C. and 60% humidity, and return to room temperature over 1 hour. After this high-temperature and high-humidity test, the same adhesive strength was tested as described above, but the results were the same as when the high-temperature and high-humidity test was not performed. When viewed as a whole, surprisingly stable results were obtained as a destructive test of the adhesive.
[0064]
Finally, a modification of the present invention will be described.
[0065]
In the above embodiment, the example in which the composite of the metal and the resin according to the present invention is the lower housing 4 of the personal computer 1 is described. However, the present invention is not limited to this, and the composite is not limited to various industrial control devices, households. There are no particular limitations on the application, as long as it is an electrical appliance, a communication device such as a mobile phone, a medical device, a housing, a structural component, an exterior component, etc. used for mounting on vehicles or building materials.
[0066]
In the above embodiment, the metal frame constituting the composite of metal and resin (lower housing 4) is formed by bending the metal plate 5 in which the side 7 and the protrusion 8 are notched. However, the present invention is not limited to this, and the metal frame is formed by welding, for example, a metal plate that is integrally formed by pressing, or a metal plate that constitutes the bottom portion 6 and a metal plate that constitutes the side portion 7 and the protruding portion 8. It may be the one that was made. Further, the metal frame is not limited to a rectangular opening container, and is not limited to one in which the bottom portion 6 and the side portion 7 are orthogonal, and is not limited to one in which the side portions 7 are also orthogonal (for example, a curve). The shape is not particularly limited.
[0067]
In the above embodiment, the example in which the surface treatment is performed with the aqueous solution of the water-soluble amine compound (or ammonia) after the metal plate 5 is bent and the metal frame is formed is not limited thereto. The same processing may be performed at the stage of the metal plate 5 before the metal frame is formed, and then the metal plate 5 may be bent to form the metal frame. In other words, if the surface treatment with the aqueous solution of the water-soluble amine compound (or ammonia) is performed before the thermoplastic resin composition is injected and attached to the metal frame, a process that particularly eliminates the effect is not necessary. If not, the timing is not limited. The process of erasing is a processing process that may be covered with oily materials, as it is clear in the previous description, such as being immersed in a strong acidic aqueous solution or being exposed to high-temperature steam. Thus, there are a process step in which anodization occurs, a step in which corrosion and rust occur, and the like.
[0068]
In the above embodiment, the example in which the aqueous solution of the water-soluble amine compound (or ammonia) is performed on the entire surface of the metal frame by immersing the entire metal frame in the aqueous solution has been described. Alternatively, it may be performed on at least a part of the metal frame to which the thermoplastic resin composition adheres.
[0069]
In the above embodiment, in the metal frame, an example in which one protrusion 8 protruding from one side 7 with respect to one corner is bent and covered, is not limited thereto, As shown in FIG. 5 (a), the two protrusions 8 and 8 protruding from the side portions 7 and 7 may be bent and covered with respect to one corner.
[0070]
In the above embodiment, the example in which the protrusion 8 is formed at the corner in the metal frame has been described. (C) As shown in FIG. 5, the protrusion 8 may be formed in the middle of the side portion 7, and according to this, the metal frame and the thermoplastic resin composition can be firmly integrated in the middle of the side portion 7.
[0071]
Furthermore, FIG. b ), For example, by further bending the tip of the projection 8, the biting portion 8 that bites into the thermoplastic resin composition (boss portion 9) at the tip of the projection 8. a According to this, the metal frame and the thermoplastic resin composition can be more firmly integrated. Biting site 8 a As long as it bites into the thermoplastic resin composition, its shape is not particularly limited.
[0072]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the metal / resin composite and the method for producing the same according to the present invention, the metal frame and the thermoplastic resin composition are integrated easily without being peeled off. In addition, the goodness of the metal frame and the goodness of the thermoplastic resin composition are made compatible, the productivity is high and the mass productivity is high, the shape and structure can be freely designed, and the thermoplastic resin composition can be used on the three sides of the metal frame ( That is, the metal frame and the thermoplastic resin composition can be tightly integrated with each other because they adhere to the bottom surface, the side surface, and the projection surface. Therefore, it was possible to produce a casing of an electronic device that has no problem in terms of shape, structure, and mechanical strength.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is useful for reducing the weight of a mobile electronic device or the like provided with a metal casing and simplifying the manufacturing process of a device that requires an electromagnetic wave shield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a personal computer including a lower housing that is a composite of metal and resin according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing details of a lower housing.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a manufacturing process of a metal frame.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an injection mold.
FIG. 5 is a perspective view showing a modified example of the lower housing.
[Explanation of symbols]
1 ... PC
2… Upper housing
2a ... Keyboard
2b ... Display
2c ... pin
3 ... Electric circuit board
3a ... electronic equipment
4 ... Lower housing
5 ... Metal plate
6 ... Bottom
7 ... Side
7a ... notch
8 ... Protrusions
8a ... Boss hole
8b ... bite
9: Boss part (thermoplastic resin composition)
10. Spacer (thermoplastic resin composition)
11 ... Injection mold
12 ... Moveable side template
13 ... Fixed side template
14 ... Slide core
15 ... Lanna
16 ... Gate
S1 ... Space
S2 ... Space

Claims (12)

底部から立設される辺部と、前記辺部から突設されると共に前記辺部に対して折り曲げ可能な突起部とを有し、水溶性アミン系化合物水溶液で表面が処理された金属製の金属フレームと、
前記底部、前記辺部、及び折り曲げられた前記突起部で囲繞される空間における前記金属フレームの表面に付着され、ポリアルキレンテレフタレート、前記ポリアルキレンテレフタレートを主体とする共重合体、又は前記ポリアルキレンテレフタレートを成分として含む熱可塑性樹脂組成物から選択される1種以上と、
からなる金属と樹脂の複合体。
A metal that has a side that is erected from the bottom, a protrusion that protrudes from the side and can be bent with respect to the side, and whose surface is treated with an aqueous solution of a water-soluble amine compound. A metal frame,
A polyalkylene terephthalate, a copolymer mainly composed of the polyalkylene terephthalate, or the polyalkylene terephthalate, which is attached to the surface of the metal frame in a space surrounded by the bottom portion, the side portion, and the bent projection. One or more selected from thermoplastic resin compositions containing
A composite of metal and resin.
請求項1に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記水溶性アミン系化合物がヒドラジン又は低級アミン系化合物であることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
The metal / resin composite according to claim 1,
The metal-resin composite, wherein the water-soluble amine compound is hydrazine or a lower amine compound.
請求項1に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記水溶性アミン系化合物に代えてアンモニアを用いることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
The metal / resin composite according to claim 1,
A metal-resin composite comprising ammonia instead of the water-soluble amine compound.
請求項1ないし3から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記金属フレームがアルミニウム合金からなることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
In the metal-resin composite according to claim 1 selected from claims 1 to 3,
A metal / resin composite, wherein the metal frame is made of an aluminum alloy.
請求項1ないし4から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記ポリアルキレンテレフタレートがポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
The metal / resin composite according to claim 1 selected from claims 1 to 4.
A metal-resin composite, wherein the polyalkylene terephthalate is polybutylene terephthalate.
請求項1ないし4から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記熱可塑性樹脂組成物が、ポリブチレンテレフタレート単独のポリマー、ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネートのポリマーコンパウンド、ポリブチレンテレフタレートとアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂のポリマーコンパウンド、ポリブチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレートのポリマーコンパウンド、又はポリブチレンテレタフレートとポリスチレンのポリマーコンパウンドから選択される1種以上であることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
The metal / resin composite according to claim 1 selected from claims 1 to 4.
The thermoplastic resin composition is a polymer of polybutylene terephthalate alone, a polymer compound of polybutylene terephthalate and polycarbonate, a polymer compound of polybutylene terephthalate and acrylonitrile / butadiene / styrene resin, a polymer compound of polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate, or poly A metal / resin composite comprising at least one selected from a polymer compound of butylene terafufflate and polystyrene.
請求項6に記載の金属と樹脂の複合体おいて、
前記コンパウンドには、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の高強度繊維、及び/又は炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、タルク、粘土等の樹脂充填用無機フィラー類が加えられているものであることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
In the composite of a metal and a resin according to claim 6,
The compound is added with high-strength fibers such as glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers, and / or inorganic fillers for resin filling such as calcium carbonate, magnesium carbonate, silica, talc, and clay. A composite of metal and resin.
請求項1ないし7から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記金属フレームが、前記表面が処理される前に、切削や研磨による物理的な表面更新操作が施されたもの、及び/又は薬剤水溶液に浸漬して行う化学エッチングが施されたもの、であることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
The metal / resin composite according to claim 1 selected from claims 1 to 7,
The metal frame is subjected to a physical surface renewal operation by cutting or polishing before the surface is treated, and / or subjected to chemical etching performed by immersing in a chemical aqueous solution. A composite of metal and resin characterized by the above.
請求項1ないし8から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記金属フレームが、前記辺部及び前記突起部がノッチング加工された金属板の折曲加工にて形成されたものであることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
9. The metal / resin composite according to claim 1 selected from claim 1 to claim 8,
A metal-resin composite, wherein the metal frame is formed by bending a metal plate in which the side portions and the protrusions are notched.
請求項1ないし9から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記突起部が、前記辺部同士が交差する前記金属フレームの角部に形成されることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
The metal / resin composite according to claim 1 selected from claims 1 to 9,
The metal-resin composite, wherein the protrusion is formed at a corner of the metal frame where the sides cross each other.
請求項1ないし10から選択される1項に記載の金属と樹脂の複合体において、
前記突起部の先端に、前記熱可塑性樹脂組成物に食い込む食い込み部が形成されることを特徴とする金属と樹脂の複合体。
In the metal-resin composite according to claim 1 selected from claims 1 to 10,
A metal / resin composite characterized in that a bite portion that bites into the thermoplastic resin composition is formed at the tip of the protrusion.
請求項1ないし11に記載の金属と樹脂の複合体の製造方法であって、
前記水溶性アミン系化合物水溶液に浸漬する処理が行われた後、乾燥された前記金属フレームを射出成形金型に挿入し、
前記ポリアルキレンテレフタレートを含む前記熱可塑性樹脂組成物を、前記底部、前記辺部、及び折り曲げられた前記突起部で囲繞される空間に射出することを特徴とする金属と樹脂の複合体の製造方法。
A method for producing a composite of a metal and a resin according to claim 1,
After the treatment of immersing in the water-soluble amine compound aqueous solution is performed, the dried metal frame is inserted into an injection mold,
A method for producing a composite of a metal and a resin, comprising injecting the thermoplastic resin composition containing the polyalkylene terephthalate into a space surrounded by the bottom portion, the side portion, and the bent projection portion. .
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