JP2009174014A

JP2009174014A - 基材の表面層形成方法

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Publication number: JP2009174014A
Application number: JP2008014362A
Authority: JP
Inventors: Tzu-Wen Sung; 子文宋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】基材の表面層形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基材の表面層形成方法は、穴を有するモールド１０を提供する工程と、少なくともモールド１０の穴１０４内の一部に表面層１０８を形成する工程と、基材をモールドする工程とを備えるものである。このうち表面層１０８は、例えば、金属材料又はセラミックス材料を含む。モールド１０は、例えば、上モールド１０２、下モールド１００、及び少なくとも一つの開口１０６を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は基材の表面層形成方法に関し、特にプラスチック・繊維強化複合材料又は金属ハウジングの表面層形成方法に関する。

高度情報化時代においては、電子製品が普及している。高性能化や軽量化などが進展し、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤーなどの電子機器は、人々の日々の生活にとって不可欠なものになっている。これら多くの電子機器のハウジングは、意匠性の向上のため、あるいは、電磁妨害（ＥＭＩ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を防止するために、金属表面を有する金属ハウジング又はプラスチックハウジングとされることが増えている。

このような金属ハウジングは、ダイカスト及び射出成形を用いて製造される場合がある。この場合、アルミニウム・マグネシウム合金が頻繁に使用されている。しかしながら、ダイカスト工程又は射出成形工程の中で、アルミニウム・マグネシウム合金の表面に細孔が発生する場合がある。その上、金属ハウジングと空気が互いに接触する時、腐食が発生しないように、陽極処理又は他の表面処理工程が必要になる場合がある。これらの問題は、製造プロセスやコストなどに悪影響を与える。特許文献１ではダイカスト工程における穴の空気排出方法が開示されており、上記の細孔の問題が解決されている。また特許文献２では、新規な陽極処理工程が開示されている。しかしながら、これら２つの技術は、いずれも、余分な工程を必要とすることに加えて、製造時間及びコストを増加させる傾向にある。

一方、金属表面を有するプラスチックハウジングは、溶射法を用いて製造される場合がある。具体的には、射出成形を用いてプラスチックハウジングの型を形成し、溶射法を用いて表面に金属層を形成している。しかしながら、溶射法を用いる場合には、環境温度が高いため、プラスチックハウジングに変形や焼きなどの問題を発生させることがある。特許文献３では、この問題を防止するための高温可溶射材料が開示されている。

あるいは、溶射法に代えて、スパッタ法を用いて金属表面を製造する場合もある。しかしながら、スパッタ工程は複雑だけでなく、金属表面の厚さを増やすことが困難であると共に、歩留まりを高くすることも困難である。

また、ガラス繊維、炭繊維、ケプラー繊維、セラミックス繊維、及び金属繊維など、繊維強化複合材料から構成された他種のハウジングを製造する場合にも、プラスチックハウジングと同様な問題が生じる。

米国特許第６１７６２９４号明細書米国特許第６３２２６８９号明細書米国特許第５７１８９７０号明細書

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、基材の表面層形成方法を提供することを目的とする。この表面層形成方法は、プラスチック・繊維強化複合材料又は金属に応用することができ、プラスチック・繊維強化複合材料のハウジングに発生する変形や焼きなどの問題を回避し、金属表面の細孔の問題を解決することができる。

上記目的を達成するために請求項１に記載の本発明は、基材の表面層形成方法であり、（ａ）穴を有するモールドを準備する工程と、（ｂ）少なくとも前記モールドの前記穴内の一部に表面層を形成する工程と、（ｃ）前記基材をモールドする工程と、を備えてなることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記表面層は、金属材料又はセラミックス材料を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｂ）を、溶射法を用いて行うことを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｂ）は、前記モールドの前記穴内の一部に予め形成した表面材料を用いて行うことを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記モールドは、複数のモールディングパーツを有し、該モールディングパーツは、上モールド、下モールド、及び少なくとも一つの開口を含むことを特徴とする。

請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の本発明において、前記複数のモールディングパーツは、少なくとも二つのモールディングパーツであることを特徴とする。

請求項７に記載の本発明は、請求項５に記載の本発明において、前記表面層を、前記穴内の前記上モールド又は前記下モールドにある内表面に形成することを特徴とする。

請求項８に記載の本発明は、請求項５に記載の本発明において、前記表面層を、前記穴内の前記上モールド又は前記下モールドにある複数の内表面に形成することを特徴とする。

請求項９に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｂ）の前に、前記モールドの前記穴内にある内表面に脱型補助剤を使う工程をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項１０に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｂ）の後で、前記モールドの前記穴内にある内表面に付着物を付着させる工程をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項１１に記載の本発明は、請求項１０に記載の本発明において、前記付着物は、アンテナ、鉛ペレット、又は防弾片であることを特徴とする。

請求項１２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｂ）の後で、前記表面層を粗面化する工程をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項１３に記載の本発明は、請求項１０に記載の本発明において、前記付着物を付着させる工程の後で、前記付着物によって前記表面層を粗面化する工程をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項１４に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｂ）の後で、前記表面層をトリムする工程をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項１５に記載の本発明は、請求項１０に記載の本発明において、前記付着物を付着させる工程の後で、前記付着物によって前記表面層をトリムする工程をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項１６に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｃ）を、射出成形にて行うことを特徴とする。

請求項１７に記載の本発明は、請求項１６に記載の本発明において、前記射出成形を、プラスチック・繊維強化複合材料又は金属材料を用いて行うことを特徴とする。

請求項１８に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｃ）を、鋳金にて行うことを特徴とする。

請求項１９に記載の本発明は、請求項１８に記載の本発明において、前記鋳金を、金属材料を用いて行うことを特徴とする。

請求項２０に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、前記工程（ｃ）を、ダイカストにて行うことを特徴とする。

請求項２１に記載の本発明は、請求項２０に記載の本発明において、前記ダイカストを、金属材料を用いて行うことを特徴とする。

請求項２２に記載の本発明は、請求項１７、１９又は２１に記載の本発明において、前記金属材料は、アルミニウム・マグネシウム合金、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ジルコニウム合金、又は亜鉛合金を含むことを特徴とする。

本発明の表面層形成方法によれば、プラスチック・繊維強化複合材料又は金属ハウジングをモールドする前に穴内のモールドの一部に表面層を形成することで、該表面層を平らにすることができる。ハウジングが金属から構成される場合、その後のプロセスは表面層に影響を与えないため、該表面層にある細孔を低減することができる。プラスチックハウジングを用いる場合、表面層の形成をハウジングの形成前に行うことができるので、ハウジングの変形や焼きなどの問題を回避できる。また、スパッタ法が引き起こす表面層の厚さの問題も解決できる。

本願発明のその他の利点及び特徴については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかとなるであろう。下記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

図１は、本発明に係る穴及び開口を有するモールドを示す図である。モールド１０は、下モールド１００、上モールド１０２、及び少なくとも一つの開口１０６を含んでいる。この実施の態様においては、開口をただ一つだけ表示している。下モールド１００と上モールド１０２を互いに一体に組み合わせることで、モールド１０内の空間が穴１０４として形成される。プラスチック・繊維強化複合材料又は金属材料が上モールド１０２の開口１０６を通して穴１０４に充填されると、穴１０４の形状を有する最終製品が完成する。

図２は、本発明に係る穴内のモールドの表面に位置する表面層を示す図である。図２に示すように、穴１０４内のモールド１０の少なくとも一部に、表面層１０８が形成されている。この実施の態様においては、穴１０４内の下モールド１００の全ての表面に、表面層１０８が形成されている。下モールド１００と上モールド１０２とを互いに一体に組み合わせる前に、溶射法を用いて穴１０４内の下モールド１００の表面に表面層１０８を形成することができる。金属又はセラミックス（例えば、骨灰磁器、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン）を用いて表面層１０８を形成してもよい。特に、穴１０４内の下モールド１００の表面の一部に表面層１０８を形成することによって、次のプロセスでプラスチック・繊維強化複合材料又は金属ハウジングに所要のパターンを形成することができる。もちろん、穴１０４内の上モールド１０２の表面の一部に表面層１０８を形成してもよい。さらに、穴１０４内の下モールド１００と上モールド１０２の表面の一部又は全部に表面層１０８を形成してもよい。溶射法に代えて、予め形成した表面材料を穴１０４内のモールド１０の少なくとも一部に配置して表面層１０８を形成してもよい。

穴１０４を形成した下モールド１００と上モールド１０２の表面が非常に平滑なので、表面層１０８はモールド１０から容易に剥離する。その上、表面層１０８がモールド１０から完全に剥離することを確保するために、表面層１０８を形成する前に、穴１０４を形成した下モールド１００と上モールド１０２の表面に脱型補助剤を使ってもよい。

次に形成するハウジングが他の機能（例えば、アンテナ、防弾、反放射、反ＥＭＩなど）を有するように、表面層１０８を形成した後で、表面層１０８に他の付着物（例えば、アンテナ、防弾片など）を付着させてもよい。勿論、上記の付着プロセスを行うことは、穴１０４内の下モールド１００と上モールド１０２の表面の少なくとも一部に表面層１０８の材料を配置する前に行ってもよい。

さらに、基材１１２（プラスチック・繊維強化複合材料又は金属）と表面層１０８又は付着物との間の付着力をより強化するために、表面層１０８又は付着物の表面を粗面化してもよい。粗面化のプロセスは、穴１０４内の下モールド１００と上モールド１０２の表面の少なくとも一部に、表面層１０８の材料を又は付着物を配置する前に行ってもよい。

その上、表面層１０８を形成した後で、外形を修飾するために、表面層１０８の縁又は付着物の縁をトリムしてもよい。上記のトリムのプロセスは、穴１０４内の下モールド１００と上モールド１０２の表面の少なくとも一部に、表面層１０８の材料又は付着物を配置する前に行ってもよい。

図３は、本発明に係るモールディングのプロセスを示す図である。図３に示したように、例えば射出成形や鋳金などのモールディングのプロセスでは、モールディング材料１１０をモールド１０の穴１０４に充填する工程がある。射出成形に用いられるモールディング材料１１０は、プラスチック・繊維強化複合材料又は金属材料である。鋳金の場合には、金属モールディング材料を使用してもよい。特に、モールディング工程はダイカストであってもよい。ダイカストでは金属モールディング材料を用いてもよい。金属モールディング材料は、アルミニウム・マグネシウム合金、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ジルコニウム合金、又は亜鉛合金を含む。

上記の工程の後、モールド１０を除去する。図４は、本発明に係る下モールド１００と上モールド１０２を除去した基材１１２に配置された表面層１０８を示す図である。基材１１２の形成プロセスを表面層１０８の配置後に行うことで、環境温度がとても高い原因となって引き起こす、プラスチック又は繊維強化モールディング材料から構成された基材１１２の変形の問題を解決することができる。

最終製品の仕様によっては、前モールドと後モールドを含むモールドを用いてもよい。採用したモールドの数量が２つとは限らない。この実施の態様において、開口を有するモールドであってもよい。

本発明は、モールディングのプロセスの前に穴内のモールドの内表面に表面層を形成することによって、次のプロセスに表面層にある細孔を減少させるという効果を得ることができる。

その他に、プラスチック又は繊維強化モールディング材料から構成されたハウジングの場合に、表面層の形成をハウジングの形成の前に行っているので、溶射法を用いる時、環境温度が高い場合に生じていたプラスチックハウジングの変形や焼きなどの問題を回避することができる。また、溶射法が生じた表面層の厚さの問題も解決できる。

上記実施の形態は本発明の技術的手段をより具体的に詳述するためのもので、当然本発明はそれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾、及び置換はいずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明に係る、穴と開口を有するモールドを示す図である。本発明に係る、穴内のモールドの表面に位置する表面層を示す図である。本発明に係る、モールディングのプロセスを示す図である。本発明に係る、モールドが取り去られた基材に位置する表面層を示す図である。

符号の説明

１０モールド
１００下モールド
１０２上モールド
１０４穴
１０６開口
１０８表面層
１１０モールディング材料
１１２基材

Claims

基材の表面層形成方法であり、
（ａ）穴を有するモールドを準備する工程と、
（ｂ）少なくとも前記モールドの前記穴内の一部に表面層を形成する工程と、
（ｃ）前記基材をモールドする工程と、
を備えてなることを特徴とする形成方法。
前記表面層は、金属材料又はセラミックス材料を含むことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記工程（ｂ）を、溶射法を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記工程（ｂ）は、前記モールドの前記穴内の一部に予め形成した表面材料を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記モールドは、複数のモールディングパーツを有し、
該モールディングパーツは、上モールド、下モールド、及び少なくとも一つの開口を含むことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記複数のモールディングパーツは、少なくとも二つのモールディングパーツであることを特徴とする請求項５記載の形成方法。
前記表面層を、前記穴内の前記上モールド又は前記下モールドにある内表面に形成することを特徴とする請求項５記載の形成方法。
前記表面層を、前記穴内の前記上モールド又は前記下モールドにある複数の内表面に形成することを特徴とする請求項５記載の形成方法。
前記工程（ｂ）の前に、前記モールドの前記穴内にある内表面に脱型補助剤を使う工程をさらに備えてなることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記工程（ｂ）の後で、前記モールドの前記穴内にある内表面に付着物を付着させる工程をさらに備えてなることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記付着物は、アンテナ、鉛ペレット、又は防弾片であることを特徴とする請求項１０記載の形成方法。
前記工程（ｂ）の後で、前記表面層を粗面化する工程をさらに備えてなることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記付着物を付着させる工程の後で、前記付着物によって前記表面層を粗面化する工程をさらに備えてなることを特徴とする請求項１０記載の形成方法。
前記工程（ｂ）の後で、前記表面層をトリムする工程をさらに備えてなることを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記付着物を付着させる工程の後で、前記付着物によって前記表面層をトリムする工程をさらに備えてなることを特徴とする請求項１０記載の形成方法。
前記工程（ｃ）を、射出成形にて行うことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記射出成形を、プラスチック・繊維強化複合材料又は金属材料を用いて行うことを特徴とする請求項１６記載の形成方法。
前記工程（ｃ）を、鋳金にて行うことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記鋳金を、金属材料を用いて行うことを特徴とする請求項１８記載の形成方法。
前記工程（ｃ）を、ダイカストにて行うことを特徴とする請求項１記載の形成方法。
前記ダイカストを、金属材料を用いて行うことを特徴とする請求項２０記載の形成方法。
前記金属材料は、アルミニウム・マグネシウム合金、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ジルコニウム合金、又は亜鉛合金を含むことを特徴とする請求項１７、１９又は２１記載の形成方法。