JPH03140237A - 金属―プラスチック複合成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明で製造された成形品は内装に電気伝導性金属層を
任意の厚さで形成することができるので。

得られた成形品は高度な電磁波シールド性が要求される
ような部品、あるいは電気伝導性を利用しての通電回路
、静電気防止、熱伝導性改善、力学的性能等の向上目的
の構造部品に利用できる。

また射出成形機を用いての成形なのでその工程が全自動
化がいとも簡単に行え、かつ生産速度が速いので、前記
用途等に対する成形品の生産工程を革命的に改善するこ
とができ、その結果として製品の低コスト化、高品質化
を達成できる利用分野がある。

（ロ）従来の技術 前朋多岐にわたる用途のなかで１本発明が最も理解しや
すい用途例として、電磁波シールド性改善機構部品につ
いてまず初めに説明する。

最近の電子機器、自動車、コンピュータ、各種機械類等
ξこおいては、ＩＣを利用した電気回路制御がもはや常
識となってきている。このような機器頚は優れた機能を
発揮するが、あまりにも微小を気信号を利用しているた
め、もし、外部に電磁波等が発生する場所でこの種機器
を使用すると侵入してきた電磁波によって誤動作するこ
とが良く知られている。このような該動作を防止するに
は導電性２例えば金属のシールドケースを装着すること
が一般に行われている。一方最近ではデザイン面、コス
ト面、生産面等から機器類のカバー類にプラスチックを
使用することが多くなってきている。しかしプラスチッ
クは電磁波の遮蔽性は皆無であるといった特性を有して
いることがよく知られている。

そこでこのような欠点に対する対応方法としては、プラ
スチック成形品に（イ）電気伝導性の塗料を塗布する。

（ロ）プラスチックに鍍金を行う（ハ〉金属テープを接
着材を用いてはりつける、（ニ）金属繊維、カーボンブ
ラック等を混入したプラスチックの成形材料を使用して
計器類のカバーを製作する等の対応策が講じられている
。

しかし、塗料を塗布する方法は工程が増し、導電性塗料
が高価である。長期間使用していると塗料の剥離、かつ
落等の欠点を有している。

またプラスチックに鍍金する方法はまず第一にコスト高
であり、その工程が複雑である。鍍金はすべてのプラス
チック材料に行うことができない耐冷熱サイクルに弱い
という制約がある。

プラスチック材料に導電性材料を混入する方法は成形品
の外観が著しく損なわれる。電気伝導性が低いため、シ
ールド効果が少ない、材料コストが高い等が欠点である
と言われている。従って今だに決め手となるようなプラ
スチックの電磁波シールド方法が無いのが現状である。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 高度な電磁波シールド性：電磁波シールド性は材料の電
気伝導性に左右されると言われている。

そのような観点からすると金属の層をプラスチック成形
品中に形成することは、どのような金属を使用してもそ
の電磁波シールド性は優れている。

外観的特性：外皮はプラスチックであることから美的特
性を一切損なわない。

耐久性：どのように耐久性の悪い金属を使用してもプラ
スチックの外皮によってカバーされているので腐食等の
トラブルが発生しない。

生産性二本発明による製造方法はすべてが従来技術であ
る射出成形法を基本としているので、生産性が著しくす
ぐれている 構成の自由度：構造部品の要求性能によって。

使用するプラスチックの種類、金属の種類、厚さ構成比
等が自由に選択できる。

コスト：高速で自動化生産でき、かつ使用する材料が自
由に選択できるので９部品の低コストが可能である。

電気伝導性：内部に形成された金属層を利用すれば電気
回路としての用途にも使用できる。

帯電性ニブラスチックが本貿的に抱えている帯電性、す
なわち静電気帯電性を大幅に改善できる。

エックス線遮蔽性：金属層に鉛を使用すると良好なエッ
クス線遮蔽性を示す。

（ニ）問題点を・解決するための手段 本発明は射出成形の手段を基本的に利用するものである
。すなわち射出成形機は２本の材料射出シリンダを有し
ている。−本はプラスチック材料を可塑化、射出するも
のであり、他の一本は金属を溶融状態で射出する目的に
使用する。

プラスチック材料と金属材料は射出条件の設定によって
射出圧力、量、温度、速度が自由に変えられる機能を有
している。

一方金型は通常使用されているものをそのまま使用でき
、特殊な機構を必要としない。

目的の成形品が成形できる金型を射出成形機に取り付け
、必要であれば温度調節を行う。

プラスチック材料は成形機のスクリューで適量可塑化し
ておく、また金属材料も流動に必要な温度で溶融してお
く。

第１図を用いてその工程をさらに詳しく述べると、適切
な温度に加熱された。８のｑＪ出出シリンダ中スクリュ
ーを回転させるとプラスチック成形材料は前へ送られる
に従って圧縮され溶融される、溶融された材料はスクリ
ュの後退によってシリンダ前部に蓄積される。一方金属
は溶融状態で射出ピストン中に貯蔵されている。まず初
めに９のバルブが開き７のスクリューが前進することに
よって２の金型中に不十分な量のプラスチックが射出さ
れる０次に、バルブ９が閉じ、１０のバルブが間き、１
２のｉｌｌ金金属５のピストンの下降によって、２の金
型中に射出される。この後ＩＯのバルブは次の成形のた
め閉じられる。冷却を待って、金型を開くと成形品２が
得られる。

また成形品の形状によってはプラスチックと溶融金属を
ほぼ同時にその量を調節しながら金型に充填して成形す
ることもできる。

プラスチック材料をキャビティの容積に対して少ない量
を射出すれば金属層は厚くなり、多めに射出すれば金属
層は薄い成形品となる。後から射出された溶融金属はも
ののみごとにプラスチックの内層を流れ、それが押し込
まれるに従って先端のプラスチックは金型のすみずみま
で表皮層を形成してゆく。

また金属はプラスチックに比べて熱容量が大きいのでプ
ラスチックの流動性を助長し、さらにはかなりの高温度
にまで上げられるので、薄い肉厚の成形品にも適用でき
るのが大きな特長である。

本発明に使用する材料は熱可塑性樹脂であればすべての
ものが使用できる。

たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢｓ、ｐ
ｖｃ、ナイロン、アクリル樹脂、ポリカーポート、ＡＳ
樹脂、変性ＰＰＯ，ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ポリアセタール
、ポリスチレン、等がその−とえば融点別に例を挙げれ
ばつぎに示す材料がその一例である。

錫−ビスマスー鉛−カドミュームーインヂューム（融点
４７℃）、錫−ビスマスー鉛−インヂューム（融点５８
℃）、錫−ビスマスー鉛−カドミューム（融点７０℃）
、錫−ビスマスーインヂューム（融点７８℃）、ビスマ
ス−鉛−カドミューム（融点９２℃）、ビスマス−鉛−
ＩＩ（融点９６℃）、ビスマス−錫−力ドミューム（融
点１０３℃）、錫−インヂューム（融点１１７℃）、ビ
スマス−鉛（融点１２４℃）、ビスマス−錫−亜鉛（融
点１３０℃）、ビスマス−錫（融点１３８℃）、ビスマ
スーカドミューム（融点１４４℃）。

錫−鉛一力ドミューム（１＆点１４５℃）　、　ｔｉ−
カドミューム（融点１７６℃）、ｆｌ−鉛（融点１８３
℃）　、　！！−亜鉛（Ｌａ１９９℃）　、　！−ｖ１
（１１点２２１℃）、！Ｉ−銅（融点２２７℃）、鉛−
力ドミューム（Ｉ！Ｉ！点２４９℃）、カドミュームー
亜鉛（融点２６６℃）、カドミュームーアンチモン（融
点２９２℃）。

単一金属では、錫、鉛、亜鉛、ビスマス等がコスト的に
有利である。

本発明は多種、多様の組み合わせで機能性部品を製造す
ることができる０例えば耐熱性の低い材料ポリエチレン
、ＡＢＳ等には融点の比較的低い合金を、逆に高い材料
、ポリカーボネートやスーパエンジニアリングプラスチ
ック等には高融点金属を使用することによって、ｔＭ造
された成形品の耐熱特性を向上させることができる。

また金属層の厚さはプラスチック材料の初期射出量で決
まりその要求特性によって決定する。

また本発明は成形品の形状がいかに複雑であってもなん
ら問題とならない、その理由は細部にはプラスチック材
料がどのようにでも充填され、金属は成形品の中心層に
近似相似形状となるためである。

（へ）実施例 実施例、、電子部品カバー（輻１００ｍｍ、奥行７０ｍ
ｍ＋高さ５０ｍｍ、肉厚３ｍｍ、全容積６６ｍ１））の
成形品が成形できる金型を用意し、射出成形機に取り付
け６０℃に温度調節した。

成形機は型締圧力１００屯でプラスチックの射出容量Ｏ
〜２８０ｇ、金属の射出容量Ｏ〜３００ｍ、、の２本シ
リンダを装着した射出成形機を用意した。プラスチック
材料としてはＡＢＳを、金属材料としては、ビスマス−
スズ共晶合金（融点１３８℃）を使用した。各々の材料
を適性温度で可塑化した。この材料の内プラスチック材
料を必要容積の８０％射出し、つぎに金属を金型が完全
充填されるまで、５００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で射出した
。９０秒冷却後、金型を問いて成形品を取り出した。成
形品の内層には均一な厚さで金属層が形成されていた。

実施例２．　実施例１で使用した金型、成形機を用い、
プラスチック材料としてはポリカーボネートを、金属と
しては錫−鉛共晶合金（融点１８３℃）を使用した。金
型温度９０℃、プラスチック材料は２８０℃で可塑化し
、容量の８０％を射出したのち、金属材料を２３０℃で
８００ｋｇ／ｃｍ２で金型が充満するまで射出した。９
０砂冷却後金型を問いて成形品を取り出した。中心層に
は０．６ｍｍ程度のきれいな金属層が形成されていた実
施例３　実施例１で使用した金型、成形機を用い、プラ
スチック材料としてはガラス繊維入りナイロンを用いた
。金型は８０℃に調節し、プラスチック材料は２５０℃
で可塑化した。必要容積の５０％のプラスチック材料を
射出し、こののち。

金属材料（錫−亜鉛合金、１＆点１９９℃）を２５０℃
で溶融し、金型が充満するまで、５００ｋｇ／　ｃ　ｍ
　２の圧力下で溶融金属を充填した。

１２０秒冷却後、金型を問いて成形品を取り出した。成
形品の中心層には、、、５ｍｍ厚さの金属層が形成され
ていた。

（ト）発明の効果 実施例１，２，３．で得られた成形品の電磁波遮蔽性を
測定した。

ＴＬｌｔ（Ｅｌ 測定周波数（メカヘルプ） ００ ００ ００ ００ 減衰（ｄＢ） 実（１）実（２）実（３） ６０　　　４５　　　４６ ６０　　　６２　　　６３ ６５　　　６３　　　６０ ４０　　　４２　　　４５ 工、ｌ抗ユ 実施例１１オーム以下 実施例２　目−ム以下 実施例３１オーム以下 耐］１比上 実施例 １　８０　　″Ｃ異常無し 各温度で１０時間　実施例２１２０℃異常無し放置、外
観検査　実施例３１２０℃異常無し外観特性 実施例、、、２．３で得られた成形品はいずれも通常の
プラスチック成形品と比較して外観上の差異が認められ
なかった。

１【１一 実施例１１２＊３のいずれでも成形サイクルは１２０秒
以内と通常の射出成形となんら差異がなかった。

本発明は射出成形機を部分的に改造を必要とするものの
、金型はプラスチック成形用のものがそのまま使用でき
、さらにはどのような複雑形状品でも１１出成形できろ
ものであればすべて成形できることを実証できた。さら
には材料の組み合わせでコスト、性能が自由に選定でき
る大きな利点がある。さらには生産性が高く通常の射出
成形における高速生産性をそのまま維持して行うことの
出来る製造方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は成形機の原理図を示す、ｌは成形品形成部（キ
ャビティと呼ぶ）、２は金型、３は金属ｆＩＪＵ槽、４
はプランジャー式金属射出シリンダ。 ５はピストン、６はプラスチック原料供給ホッパ、７は
スクリュー、８は加熱シリンダ、９はプラスチック流ｎ
間閉弁、１０は金属流路開閉弁、ｌｌは溶融プラスチッ
ク、１２は溶融金属を示している。第２図は成形品の形
状及びその一部の断面構造を示す、１１１および１１２
は表皮層のプラスチックを、１１３は中心層に注入され
た金属層を示している。 茎１ 図 １２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、射出成形法によって表層を熱可塑性樹脂で、中心層
   を融点が４７℃〜４００℃の金属層よりなる構造に成形
   されたプラスチック−金属複合成形品。 ２、熱可塑性樹脂と金属の両者を射出できる機能を有す
   る、射出成形機を用いて、まず初めに、同一の流路（ス
   プル）より第一のシリンダからその金型のキャビティの
   全容積よりも少な目の熱可塑性樹脂を射出し、直ちにそ
   の後、第二のシリンダより適切な温度に溶融された、７
   ０℃〜４００℃の融点を示す金属を溶融射出するか、あ
   るいは両者を同時射出する射出成形法によって、、熱可
   塑性樹脂表皮層と金属の芯材層を有する構造の成形品を
   製造する射出成形法。