大成PLAS:用新成型技术造手机壳,将金属与树脂紧凑一体化
来源:爱集微 发布时间:2014-08-05 分享至微信


看似整片的金属板其实中间为绝缘体

       NMT已在电气产品中大量采用。除了要求小型化的智能手机及数码相机,还被应用到了扬声器整面的网罩上(图1)。扬声器网罩在不使用螺钉的情况下将金属网接合到树脂框上。为防止树脂进入金属网网眼下了一番工夫,提高了外观设计性。

图1:大成PLAS提供树脂与金属的接合技术“NMT”的示例
进军汽车领域之前,在智能手机的外壳部件(a),以及音响设备的金属网与树脂一体化部件(b)等方面的应用案例不断增加。
       在智能手机的外壳部件方面,利用NMT来制造的例子开始增加,制成的部件与其说在金属上接合树脂,不如说是两者形成了一体。如图2所示,乍一看似乎是一整片金属板,而实际上,金属部分被细窄的树脂部分分隔成了三段。整个部件是将金属与树脂一体化后切削制成的。

图2:高强度接合技术带来的手机外壳的变化
手机外壳看上去为一体,而实际上被细窄的树脂部分隔开。通过嵌入成型在金属上附着树脂后,用切削加工切削金属部分,即使刀头经过树脂部分,接合部也不会剥落。
       金属与树脂之间利用金属板的截面和外壳里侧带树脂部分的狭小面积接合在一起。而采用原来的技术时,则可轻松地剥离。切削加工以金属部分为主要对象,但仔细看一下,树脂部分也有刀头经过的痕迹,可以看出是作为一体来切削的。
 

目标是扩大应用范围

       凭借在电气产品中的采用业绩,大成PLAS还打算扩大NMT的应用范围,向汽车领域进军。为了进一步提高接合强度、稳定性及耐久性,该公司通过对金属表面的基底处理所使用的化学药品实施种类、浓度及处理时间等方面的微妙调整,进行了反复多次的尝试。

       对NMT的接合质量起决定作用的因素有三项:(1)利用化学药品实施基底处理的条件和相应条件下的金属表面状态、(2)嵌入成型使用的树脂、(3)成型时的条件。“只要弄清这三项因素与接合强度的关系,便可轻松保证接合质量”(大成PLAS代表董事会长成富正德)。也就是说,通过将“由于使用了该加工条件,因此具有60MPa的接合强度”以数值表现出来,便可与已有的接合技术直接做比较。该公司认为,这样一来,还可更容易地研究能否替代已有技术的问题。

目标为与粘合剂并用

       作为NMT今后的发展方向,大成PLAS瞄准的目标之一是与粘合剂并用。NMT本来就是无需粘合剂即可接合的技术,因此乍看之下似乎相互矛盾,但由于粘合剂也是树脂,因此利用NMT可使粘合剂更牢固地附着在金属上。如果是在金属之间以避免电蚀为目的加入绝缘层,并想实现强力接合时,这种并用将是很好的选择。

       目前的NMT还需要使熔融树脂进入金属表面的微细坑洞中,因此树脂的流动性必须要高。大成PLAS今后打算将金属表面的坑洞略微加大,使粘度稍大的粘合剂也可进入。“只要能够很好地进入坑洞并凝固,就无需对粘合剂挑剔。不一定非要使用钢专用及铝合金专用的粘合剂”(成富)*。

* “该技术是以物理方式相互勾挂而实现接合的,原理清晰明了,无需拿范德华力等化学概念来阐明,这也是优点”(成富)。

       大成PLAS打算利用相同的原理,致力于碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与金属之间的粘合剂接合。“CFRP虽具有轻量性,但不与金属连接起来,就成不了部件”(成富)。金属一侧可利用NMT来接合,因此粘合剂只需优先考虑如何牢固附着在CFRP上即可开发。

图3:还可将柔软的材料接合到金属上
三井化学正在开发的两液混合型液状烯烃类橡胶(a),以及与金属接合后的试验片(b)。接伸后烯烃橡胶一侧断裂。
       另外,该原理还有望应用于金属与弹性体的接合。与大成PLAS有合作关系的三井化学正在开发混合两种液体使之固化(交联)的烯烃类橡胶“液状EPT”,利用NMT将该橡胶与金属接合在了一起(图3)。由于液体状态下流动性高,因此可充分进入金属表面的微细坑洞中。“由于具有柔软性,因此存在变形后从坑洞脱落的担忧,而实际上并未发生这种情况,是在离开接合部的地方断裂的”(三井化学)。液状EPT不仅透湿性低,而且耐酸碱性强。通过与NMT并用,还有望应用于具有耐透湿性及耐化学药品性、且可保持气密性的垫圈。(记者:木崎健太郎、近冈裕,《日经制造》)


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