采用生物可降解塑料的复合框体及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种采用生物可降解塑料的复合框体及其制造方法，特别涉及到散热特性和电磁波阻断特性良好且强度优秀的采用了金属板和生物可降解塑料的复合框体及其制造方法。
背景技术
近些年，个人计算机、便携电话等信息设备从成形性良好的方面出发多采用塑料制作其框体。另一方面，在所述信息设备的内部部件中，由于高性能、高集成化、动作高速化等的性能提高，高发热部件也增多了，信息设备经常会发热或者产生噪音。
然而，塑料制的框体会将在信息设备内部产生的热量阻断，因此在信息设备的内部形成高温。这时，电子部件产生的热量，容易引起装置的错误动作。此外，塑料制的框体不屏蔽电磁波，因此也有着来自外部的电磁波使信息设备的内部部件出现错误动作，或者相反地，信息设备内部部件产生的电磁波泄漏到外部并使放在信息设备周围的装置产生故障的问题。
另一方面，出于防热方案(隔热、散热等)和防电磁波故障方案的目的，考虑以金属制作信息设备的框体。但是，虽然金属的热传导良好因此能够散发热量，并且也能够屏蔽电磁波，然而，其重量大且成本高，并且板厚较厚的话将框体加工成预期形状较为困难。
因此，提出有活用金属和塑料各自的优点的技术。即，在专利文献1中提案有如下的复合框体：将至少一侧面被包覆塑料所包覆的金属板嵌入到注射成形模具的腔体内进行固定，并将熔融塑料注射到该金属板的包覆塑料的包覆面上以形成注射成形部分，从而将金属板与注射成形部分一体化。具体来说，提出了在金属板上施以聚酯类包覆，并将混合有聚碳酸酯和ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)的塑料注射到其上而成形的复合框体。
另外，近些年，在个人计算机和便携式电话等信息设备的领域中，由于家电再循环法、环境限制等原因，对产品的再循环、资源再利用技术的开发和应用盛行。即，出现了下述情况：对于上述的塑料和金属的一体化技术，优选用于信息设备的框体的塑料采用再循环性及环保性能良好的植物类塑料和生物可降解塑料。
专利文献1：日本特开2001-315159号公报
然而，以往的使金属板和注射成形部分一体化的复合框体未采用生物可降解塑料，而是采用石油类塑料(聚碳酸酯、ABS)等，因此再循环性和环保性能差。因此，可以考虑采用生物可降解塑料取代石油类塑料来构成专利文献1所公开的复合框体。
然而，使用生物可降解塑料取代石油类塑料制造复合框体的话，由于金属与生物可降解塑料的粘贴性差，因此复合框体的强度较弱，生物可降解塑料容易剥离。
【发明内容】
因此，本发明的目的在于提供一种金属板与生物可降解塑料的粘贴性良好且再循环性和环保性能良好的采用生物可降解塑料的复合框体及其制造方法。
达成所述目的的本发明中的采用生物可降解塑料的复合框体由金属板、涂布在该金属板内表面上的粘接剂以及层叠在金属板的粘接剂涂布面上的生物可降解塑料构成，该复合框体如下所述地构成：在将金属板加工成框体形状，并在加工好的金属板的内表面上涂布粘接剂后，将该金属板嵌入到凹模内，将生物可降解塑料注射到金属板的粘接剂涂布面和凸模之间的腔体中，在模具内使金属板与生物可降解塑料一体成形。
该情况下，在模具内，使凸模的预定部位与金属板地粘接剂涂布面紧贴，在模具内的腔体中形成不连续部，能够在一体成形后的复合框体内表面的与腔体的不连续部对应的部位使金属板露出。此外，在模具内的腔体中，至少设置两处用于形成具有螺纹孔的凸台的腔体，在一体成形后的复合框体的内表面上形成能够安装已装配有电子部件的电路板的凸台。
此外，达成所述目的的本发明的采用生物可降解塑料的复合框体的制造方法用于制造由金属板、涂布在该金属板内表面上的粘接剂以及层叠在所述金属板的粘接剂涂布面上的生物可降解塑料构成的复合框体，该采用生物可降解塑料的复合框体的制造方法包括：将金属板加工成框体形状的步骤；在加工好的金属板内表面上涂布粘接剂的步骤；将内表面上涂布有粘接剂的金属板嵌入到凹模内的步骤；将生物可降解塑料注射到所述金属板的粘接剂涂布面和凸模之间的腔体中的步骤；和在冷却后将复合框体从所述模具中取出的步骤。
根据达成本发明的所述目的的本发明的采用生物可降解塑料的复合框体及其制造方法，能够提高金属板与生物可降解塑料的紧贴性，并且能够提高资源再生能力、再循环性以及环保性能，能够提高复合框体的可靠性。
【附图说明】
图1示出本发明的第一实施例的复合框体的制造过程，A图为加工前的金属板的剖视图，B图为加工后的金属板的剖视图，C图为将粘接剂涂布在加工后的金属板的内表面上的状态的剖视图，D图为示出将C图所示的金属板嵌入到模具中并将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，E图为在模具内一体成形的第一实施例的复合框体的剖视图。
图2示出本发明的第二实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第二实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板的状态的剖视图。
图3示出本发明的第三实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第三实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板的状态的剖视图。
图4示出本发明的第四实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第四实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板的状态的剖视图。
图5示出本发明的第五实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第五实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板的状态的剖视图。
图6示出本发明的第六实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第六实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板的状态的剖视图。
图7示出本发明的第七实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第七实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板，进而在框体的内部和外部安装有散热用金属带的状态的剖视图。
图8示出本发明的第八实施例的复合框体的制造过程，A图为示出在加工后将内表面涂布有粘接剂的金属板嵌入到模具中后，将生物可降解塑料注射到腔体中的状态的剖视图，B图为在模具内一体成形的第八实施例的复合框体的剖视图，C图为示出在B图所示的复合框体上安装有装配了电子部件的电路板，进而在框体的内部和外部安装有散热用金属带的状态的剖视图。
图9示出本发明的采用生物可降解塑料的复合框体的应用例，A图为将本发明的复合框体应用于笔记本型个人计算机的背盖中的示例的立体图，B图为将本发明的复合框体应用于便携式电话的主体的底盖和上盖中的示例的立体图，C图为将本发明的复合框体应用于PDA的主体的背盖中的示例的立体图。
【具体实施方式】
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行说明，并且在不同的实施例中，对相同的结构部件标以相同符号进行说明。此外，在示出实施例的附图中，金属板、粘接剂、生物可降解塑料的厚度方向的比例与实际不同。
图1示出本发明的第一实施例的复合框体的制造过程。在制造复合框体时，首先准备图1中A图所示那样的金属板1。优选该金属板1的板厚在10mm以下。并且，对该金属板1实施切割、弯曲、开孔等加工以形成任意形状。为了使说明简单，在第一实施例中，在图1中B图中示出了仅对金属板1进行弯曲加工的示例。
接着，如图1中C图所示，在已弯曲的金属板1的内表面涂布粘接剂2。粘接剂2采用丙烯酸类粘接剂、环氧类粘接剂以及硅类粘接剂等，通过喷射或印制等方式进行涂布，从而提高金属板1与后述的生物可降解塑料的结合性和粘贴性。
如图1中D图所示，将内表面上涂布有粘接剂2的金属板1嵌入到由凹模11和凸模12构成的模具10中。此时，金属板1的外表面无间隙地嵌入到模具10的凹模11的凹部中。凸模12的凹模11侧的形状形成为在与凹模11合模时在其间形成有腔体13的形状。
接着，使生物可降解塑料流入(注射到)该腔体13中并冷却，将模具10分解后，完成图1中E图所示那样的外侧由金属板1构成且内侧由生物可降解塑料3构成的复合框体30。生物可降解塑料3能够采用聚乳酸树脂或醋酸纤维素树脂。
在如上所述制造出来的复合框体30中，金属板1的热传导良好，因此由框体内部的电子部件产生的热量被散发，而生物可降解塑料3具有隔热效果，金属板1和生物可降解塑料3能够分别发挥各自的特性。金属板1的散热效果随金属板1的热传导率和板厚而变化，处于大约0.1～100℃范围内，生物可降解塑料3的隔热效果随板厚而变化，处于0.1～10℃的范围内。此外，金属板1的电磁波屏蔽效果在大约60dB以下。
进而，如上所述制造出来的复合框体30在产品报废时或再循环时，使用干燥机或恒温槽加热后，粘接剂2熔化，即使不使用干燥机或者锤子也能够简单地将金属板1与生物可降解塑料3分离开。因此在分离后，将金属板1溶解后可再利用，将生物可降解塑料3粉碎并埋入土中后，经过一至两年的分解会恢复成土，因此容易再循环。此外，在热循环方面，由于石油类塑料中只有一半左右产生二氧化碳气体，因此有助于环保。
如上所述制造出来的复合框体30通过准备三种金属板1的材料、三种粘接剂2的材料以及两种生物可降解塑料3的材料，并通过分别进行组合制造出共计18种一体成形品。金属板1的材料为铝材、镁材、不锈钢材(铁合金)这三种，粘接剂2的材料为丙烯酸类、环氧类以及硅类这三种，生物可降解塑料3的材料为聚乳酸树脂和醋酸纤维素树脂这两种。并且，对所述18种一体成形品的每一种的金属板1和生物可降解塑料3的粘接性都进行了验证，在任意一种情况下粘接性均是良好的。
图2示出了本发明的第二实施例的复合框体的制造过程，到将金属板1弯曲并在其内表面涂布粘接剂2为止的过程与图1所示的A图、B图和C图相同，因此省略重复说明。在第二实施例中，如图2中A图所示，在嵌入有内表面上涂布有粘接剂2的金属板1的模具10的凸模12中，设有具备螺纹孔用凸起14的凸台用腔体15。为了安装后述的电路板，凸台用腔体15至少需要两个。
使生物可降解塑料流到(注射到)图2中A图的腔体13和凸台用腔体15中并冷却后，将模具10分解的话，完成如图2中B图所示的外侧为金属板1、内侧为生物可降解塑料3并且具备在内侧具有螺纹孔4L、4R的凸台5L、5R的复合框体30。如图2中C图所示，利用螺钉22将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装在凸台5L、5R上。
图3示出了本发明的第三实施例的复合框体的制造过程，到将金属板1弯曲并在其内表面涂布粘接剂2为止的过程与图1所示的A图、B图和C图相同，因此省略重复说明。在第三实施例中，如图3中A图所示，在嵌入有内表面上涂布有粘接剂2的金属板1的模具10的凸模12中，设有具备螺纹孔用凸起14的凸台用腔体15，并且设有使凸模12的一部分延长到粘接剂2的一部分为止的凸起16。该凸起16用于形成后述的连通孔，形成于安装电路板时的发热部附近。
使生物可降解塑料流到图3中A图的腔体13和凸台用腔体15中并冷却后，将模具10分解的话，完成如图3中B图所示的外侧为金属板1、内侧为生物可降解塑料3并且具备在内侧具有螺纹孔4L、4R的凸台5L、5R的复合框体30。在该复合框体30中，在生物可降解塑料3中形成有连通孔6。
如图3中C图所示，形成于生物可降解塑料3中的连通孔6的位置位于：在利用螺钉22将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装到凸台5L、5R上时，与电子部件21对置的部分即可。
图4示出了本发明的第四实施例的复合框体的制造过程，是图3的A图、B图和C图所说明的第三实施例的变形例。在第三实施例中，如图3中A图所示，在嵌入有内表面上涂布有粘接剂2的金属板1的模具10的凸模12中，设有使凸模12的一部分延长到粘接剂2的一部分为止的凸起16。另一方面，在第四实施例中，与凸起16的前端部对应的金属板1的里面预先未涂布粘接剂2。并且，凸起16的前端部构成为在将凸模12与凹模11合模时与金属板1的里面紧贴。
使生物可降解塑料流到图4中A图的腔体13和凸台用腔体15中并冷却后，将模具10分解的话，完成如图4中B图所示的外侧为金属板1、内侧为生物可降解塑料3并且具备在内侧具有螺纹孔4L、4R的凸台5L、5R的复合框体30。在该复合框体30中，在生物可降解塑料3中形成有连通孔6，金属板1从该连通孔6中露出来。
如图4中C图所示，形成于生物可降解塑料3中的连通孔6的位置位于在利用螺钉22将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装到凸台5L、5R上时，与电子部件21对置的部分，并且由于来自电子部件21的热量直接传导到金属板1中，因此散热效果显著。
图5示出了本发明的第五实施例的复合框体的制造过程，其为图2中的A图、B图和C图所说明的第二实施例的变形例。在第五实施例中，在如图2中A图中所说明的、与用于形成螺纹孔4R而设置在模具10的凸模12上的螺纹孔用凸起14对置的金属板1的部位上，设有贯通孔7。并且，将该形成螺纹孔4R用的螺纹孔用凸起14延长，形成被插入到该贯通孔7中的贯通孔插入用凸起17。凸起17的前端部构成为在将凸模12与凹模11合模时与金属板1的里面紧贴。
使生物可降解塑料流到图5中A图的腔体13和凸台用腔体15中并冷却后，将模具10分解的话，完成如图5中B图所示的外侧为金属板1、内侧为生物可降解塑料3并且具备在内侧具有螺纹孔4L、4R的凸台5L、5R的复合框体30。在第五实施例的复合框体30中，仅将凸台5R的螺纹孔4R延长，并与设于金属板1上的贯通孔7连通。
在第五实施例中，如图5中C图所示，在复合框体30的凸台5L、5R上载置电路板20时，在凸台5R的螺纹孔4R中安装轴长较长的螺钉22R，而在凸台5L中与第二实施例同样地安装普通的螺钉22。长螺钉22R的前端部22A穿过在复合框体30的金属板1中设置的贯通孔7，并且在金属板1的外部用螺母23固定。
其结果是，在利用螺钉22、22R将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装到凸台5上时，电子部件21所产生的热量由长螺钉22R传导到螺母23，并直接传导到金属板1上，因此复合框体30的散热效果显著。
图6示出了本发明的第六实施例的复合框体的制造过程，其为图5中的A图、B图和C图所说明的第五实施例的变形例。在第六实施例中，在图5中的A图、B图和C图所说明的第五实施例的复合框体30的结构的基础上，如图6中B图所示，凸台5L的螺纹孔4L也被延长，并且延长部4A达到金属板1的里面。
为了制造图6中B图所示的结构的复合框体30，如图6中A图所示，在用于形成螺纹孔4L而设置在模具10的凸模12中的螺纹孔用凸起14上设置延长部17A。延长部17A的前端部构成为在将凸模12与凹模11合模时与金属板1的里面紧贴。
在第六实施例中，如图6中C图所示，在凸台5L、5R上载置电路板20时，在凸台5L中安装从电路板20到金属板1为止的轴长略长的螺钉22L，其前端部与金属板1接触。在凸台5R的螺纹孔4R中安装轴长较长的螺钉22R。该长螺钉22R的前端部22A穿过在金属板1中形成的贯通孔7，并且在金属板1的外部用螺母23固定。
其结果是，在利用略长的螺钉22L和长螺钉22R将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装到凸台5L、5R上时，电子部件21所产生的热量经由略长的螺钉22L直接传导到金属板1上，并且由长螺钉22R经螺母23传导到金属板1上，因此散热效果显著。
图7示出了本发明的第七实施例的复合框体的制造过程，其为图6中的A图、B图和C图所说明的第六实施例的变形例。在第七实施例中，在如图6中的A图、B图和C图所说明的第六实施例的复合框体30的结构的基础上，如图7中B图所示，在凸台5L的旁边设有散热部8。
为了制造图7中B图所示的结构的复合框体30，如图7中A图所示，用于形成凸台5L而设置在模具10的凸模12中的凸台用腔体15旁边的部分延长为散热部形成用凸起18。散热部形成用凸起18的前端部构成为在将凸模12与凹模11合模时与金属板1的里面紧贴。
在第七实施例中，如图7中C图所示，将带有粘接剂24的金属带25夹在凸台5L、5R的顶面和电路板20之间，并使其从凸台5L、5R的顶面开始沿着复合框体30的外周方向，贴附到生物可降解塑料3的内表面以及散热部8中。电路板20隔着金属带25载置在凸台5L、5R上，在凸台5L中安装从电路板20到金属板1为止且轴长略长的螺钉22L，其前端部与金属板1接触。在凸台5R的螺纹孔4R中安装轴长更长的螺钉22RL。该长螺钉22RL的前端部22A穿过在金属板1中形成的贯通孔7，并在金属板1的外部穿过带有粘接剂24的金属带25后用螺母23固定。
其结果是，在利用略长的螺钉22L和更长的螺钉22RL将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装到凸台5L、5R上时，电子部件21所产生的热量经由略长的螺钉22L和更长的螺钉22RL直接传导到金属板1上，并且通过螺母23和金属带25也散发热量，因此散热效果更加显著。
图8示出了本发明的第八实施例的复合框体的制造过程，其为图7中的A图、B图和C图所说明的第七实施例的变形例。在第八实施例中，在图7中的A图、B图和C图所说明的第七实施例的复合框体30的结构的基础上，如图8中B图所示，在凸台5L和凸台5R之间的区域中，形成有未设置生物可降解塑料3的连通孔6。
为了制造图8中B图所示的结构的复合框体30，如图8中A图所示，使模具10的凸模12中的两个凸台用腔体15之间的部分延长为连通孔形成用凸起16。连通孔形成用凸起16的前端部构成为在将凸模12与凹模11合模时与金属板1的里面紧贴。
在第八实施例中，如图8中C图所示，在图7中C图所示的结构的基础上，将带有粘接剂24的金属带25贴附到位于电路板20背面的电子部件和从连通孔6中露出的金属板1的里面之间。其他结构与第七实施例的结构相同。
其结果是，在利用略长的螺钉22L和更长的螺钉22RL将装配有作为发热体的电子部件21的电路板20安装到凸台5上时，电子部件21所产生的热量经由略长的螺钉22L和更长的螺钉22RL直接传导到金属板1上，并且通过螺母23和多个部位的金属带25也散发热量，因此散热效果更加显著。
这样，在构成复合框体30的金属板1上添加螺纹部和金属带这样的散热部件的话，不仅能够提高散热效果，而且也能够单独通过金属板提高接地效果、电磁波屏蔽效果，根据试验，能够确认其具有大约60dB以下的衰减效果。
图9是示出本发明的采用生物可降解塑料的复合框体30的应用例的图。图9中A图为将本发明的复合框体30应用于笔记本型个人计算机31的主体底盖和背盖中的示例。另外，图9中B图为将本发明的复合框体30应用于便携电话32的主体的底盖和上盖中的示例。图9中C图为将本发明的复合框体30应用于PDA(Personal Digital Assistant：掌上计算机)33的主体的背盖中的示例的立体图。
本发明的复合框体除了以上所述的使用方法以外，也能够用于家电产品的框体、机动车的前挡泥板或运动型机动车的后阻流板，或者用于房屋外壁的外装饰板。