説明

基材の表面層形成方法

【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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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:Electromagnetic Interference)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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
【特許文献1】米国特許第6176294号明細書
【特許文献2】米国特許第6322689号明細書
【特許文献3】米国特許第5718970号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【発明の効果】
【0031】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】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。
【図2】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3】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4】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】
【0046】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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。
【請求項6】
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。
【請求項7】
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。
【請求項8】
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。
【請求項9】
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。
【請求項10】
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。
【請求項11】
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。
【請求項12】
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。
【請求項13】
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。
【請求項14】
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。
【請求項15】
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。
【請求項16】
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。
【請求項17】
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。
【請求項18】
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。
【請求項19】
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。
【請求項20】
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。
【請求項21】
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。
【請求項22】
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。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−174014(P2009−174014A)
【公開日】平成21年8月6日(2009.8.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−14362(P2008−14362)
【出願日】平成20年1月25日(2008.1.25)
【出願人】(508026191)
【Fターム(参考)】