專利名稱：塑料材料與金屬部件的接合方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料材料與金屬部件的接合方法，以及通過該方法獲得的塑 料金屬復(fù)合產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
近年來，市場上的產(chǎn)品已不再僅由塑料或金屬等單一材料制成，對于由 兩者結(jié)合而制成的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品的需求不斷增加。塑料材料具有彈性、
防腐蝕、高延伸性、可塑性強等優(yōu)點；而金屬材料具有表面光澤、強度高及 防刮擦等特性。塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品能夠結(jié)合這兩種材料的優(yōu)點，提高產(chǎn)品的 性能。
塑料材料與金屬部件綺合能防止金屬部件的表面過度暴露在空氣、水 分、甚至腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)中，而金屬部件則能提供強度及光澤的表面。市 場上越來越多的產(chǎn)品是塑料材料和金屬部件接合而成的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品， 例如，手機外殼、家庭電器及用品、電子設(shè)備、通訊設(shè)備、建筑材料、交通 工具等。如圖l所示，以手機外殼為例，其中由塑料材料制成的手機外殼主 體1與金屬部件2和3相接合，以致該手機外殼具有柔軟、在手中不易滑落 以及造型美觀的優(yōu)點，同時又能防刮擦、耐磨、防腐蝕且能保持足夠的強度。
目前，較為常用的塑料材料與金屬部件的接合方法是倒扣接合方法。這 種方法首先需要在金屬部件上制造倒扣裝置，然后將其上有倒扣裝置的金屬 部件置于模具中，并向模具中注入熔融塑料材料。待塑料材料凝固成型后脫 模，此時，金屬部件就可以借助該倒扣裝置與塑料材料連接在一起。然而， 這種接合方法需要制造倒扣裝置的工序，使其生產(chǎn)時間長、成本高；而且， 金屬部件與塑料材料為點接合或線接合，而不能形成良好的面接合，其接合
強度并不高。因此，這種方法形成的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高并且 性能較差。
另外，國際專利申請公開No.WOOO/59990 A2也公開了 一種塑料材與金 屬部件的連接方法。該連接方法首先在金屬部件的表面涂布粘合劑聚合物組 合物粉末，然后通過注塑使用塑料材料對金屬表面進行多重注塑，并且對金 屬部件進行加熱，以使與金屬部件接觸的塑料材料軟化或熔化，從而達到使塑料材料與金屬部件連接的目的。這種方法雖然能使金屬部件的表面與塑料 材料充分接合，但是其需要預(yù)先在金屬部件表面涂布粘合劑粉末以及加熱金 屬部件的工序，從而這種方法工藝較為繁雜，由此得到的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品 的生產(chǎn)成本必然較高。
由此可見，現(xiàn)有的塑料材料和金屬部件的接合方法工藝繁雜，生產(chǎn)時間 較長，造成塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高。針對上述塑料材料和金屬部 件的接合方法中存在的問題，本發(fā)明提出了一種新穎的接合方法，該方法能 簡化使塑料材料與金屬部件接合的工藝流程，縮短生產(chǎn)周期，進而降低以此 方法生產(chǎn)的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供塑料材料與金屬部件的接合方法，該接合方法包
括如下步驟將該金屬部件布置在模具中；將該塑料材料和接合劑的熔融狀 混合物注塑到該模具中；以及冷卻該混合物從而使得該塑料材料在凝固成型 時與金屬部件接合。
在本發(fā)明的接合方法中，塑料材料在注塑過程中直接與金屬部件表面接 合。因此，該方法無需對金屬部件進行特殊的加工，而且對金屬部件與塑料 材料的接合位置沒有特別要求，故可以簡化工藝流程。
另外，在將注塑過程之前無需在金屬材料表面涂覆粘合劑或添加劑，也 無需對金屬部件進行加熱，或者對塑料材料與金屬部件之間的接合部位進行 特殊處理，從而可以進一步簡化工藝流程，降低加工成本。
在本發(fā)明的方法中，該塑料材料可以是丁苯橡膠彈性體，該接合劑可以 是含順丁烯二酸酐的化合物。另外，在該混合物中，塑料材料可以占50-80 重量％,接合劑可以占20-50重量％。優(yōu)選地，該塑料材料可以占60-70重 量％,接合劑可以占30-40重量％。
在傳統(tǒng)的注塑方法中，由于注塑模具通常由金屬制造而成，因此塑料材 料和接合劑的混合物也會與模具的金屬發(fā)生粘合，所以不利于塑料材料的成 型和脫膜。本發(fā)明通過將塑料材料和接合劑的混合比例設(shè)定在上述范圍之 內(nèi)，就可以防止塑料材料和接合劑的混合物在注塑過程中與模具的金屬發(fā)生 粘合。從而，可以克服傳統(tǒng)注塑方法中出現(xiàn)的上述問題。
優(yōu)選地，該模具上形成有凹陷部分，該凹陷部分的形狀對應(yīng)于金屬部件 的形狀以對該金屬部件進行定位。該方法還可以包括在將該混合物注入該沖莫具之前，將該混合物保持在
170°C-190。C。由此可以防止該混合物^是前凝固。
另外，本發(fā)明的方法還包括在該模具內(nèi)表面上涂覆一層涂層，以進一步 防止該塑料材料與該模具接合。該涂層可以是氮化鋁鈦涂層。
另一方面，本發(fā)明還提供一種塑料材料與金屬部件所形成的塑料金屬復(fù) 合產(chǎn)品，其中該塑料材料中混有接合劑，以在熔融狀態(tài)下與該金屬部件的表 面接觸，并且該塑料材料在凝固成型時與金屬部件接合。
利用本發(fā)明的塑料材料和金屬部件的接合方法，可以實現(xiàn)簡化使塑料材 料與金屬部件接合的工藝流程、縮短生產(chǎn)周期的效果，進而可以降低以此方 法生產(chǎn)的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。


圖1示出了塑料材料與金屬部件接合而形成的手機外殼。
具體實施例方式
具體而言，根據(jù)本發(fā)明的方法，首先將金屬部件布置在模具中。該金屬 部件可以由鐵、鋼、不銹鋼或者任何其它適當?shù)慕饘俨牧现瞥伞１景l(fā)明所使 用的模具對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，在此不進行詳細描述。為了避免金 屬部件在后續(xù)的注塑步驟中移位，可以在模具中設(shè)置金屬部件定位裝置，例 如，在模具上形成凹陷部分，該凹陷部分的形狀對應(yīng)于金屬部件的形狀，從 而使金屬部件可以置于該凹陷部分中，而在注塑步驟中，金屬部件被限定在 該凹陷部分中，而不會移位。凹陷部分的深度可以根據(jù)所需形成的塑料金屬 復(fù)合產(chǎn)品的設(shè)計進行確定。另外，為了便于脫模并且使金屬部件的表面可以 與塑料材料充分接觸，凹陷部分的深度也可以小于或等于金屬部件的厚度。
隨后，將塑料材料和接合劑的熔融狀混合物注塑到上述模具中。作為一 個實例，塑料材料可以是丁苯橡膠彈性體，而接合劑可以是含順丁烯二酸酐 的化合物。按照重量百分比，塑料材料在該混合物中可以占50-80%,,接合 劑可以占20-50%。優(yōu)選地，該塑料材料可以占60-70%，接合劑可以占30-40%
為了提供熔融的塑料材料，可以使用本領(lǐng)域公知的注塑機。具體而言， 首先使注塑機的熔膠筒升溫至適當溫度，然后把混入了接合劑的塑料材料放 進注塑機的進料斗，再用注塑機的熔膠筒將之軟化成熔融狀態(tài)。隨后，通過 注塑機的噴嘴將熔融的混合物噴射到模具中。
在該模具中，熔融的塑料材料和接合劑的混合物與金屬部件表面接觸。隨后，冷卻該混合物而使該塑料材料在凝固成型時與金屬部件結(jié)合，以形成 最終的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品。此時，金屬部件和塑料材料完全接合在一起，從 而易于對該塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品進行脫模。
作為一個實例，如果塑料材料為丁苯橡膠彈性體，接合劑為含順丁烯二 酸酐的化合物，而金屬部件由鐵制成，可以根據(jù)以下參數(shù)及條件進行接合工
序。使熔膠筒升溫并維持在170。C-190。C以熔化塑料材料及接合劑的混合物 而形成熔融狀態(tài)，并且防止該混合物凝固在熔膠筒中。將熔融混合物注入布 置有金屬部件的模具中，將該混合物冷卻至20。C-30°C的溫度而凝固成型。 其中，鎖模力、物料注射壓力及速度、保壓壓力及時間、冷卻時間可以按照 模具的設(shè)計進行確定；而對最終產(chǎn)品進行脫模而使用的頂針力度及速度可以 按照成品的接合位置、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及形狀、材料強度進行確定；另外，模具開 合速度可以按照生產(chǎn)周期的需求、產(chǎn)品個別結(jié)構(gòu)、模距進行決定，這些都是 本領(lǐng)域所共知的，在此不進4于詳細描述。
優(yōu)選地，為了防止塑料材料和接合劑的混合物與模具接合，可以在將塑 料材料和接合劑的混合物注入模具之前，在模具的內(nèi)表面上涂覆一層涂層， 例如，該涂層可以是氮化鋁鈦涂層。
盡管參照優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此，本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā)明進行各 種改進和變形。
權(quán)利要求
1. 塑料材料與金屬部件的接合方法，包括如下步驟將該金屬部件布置在模具中；將該塑料材料和接合劑的熔融狀混合物注塑到該模具中；以及冷卻該混合物從而使得該塑料材料在凝固成型時與金屬部件接合。
2. 權(quán)利要求1的接合方法，其中，該塑料材料為丁苯橡膠彈性體， 該接合劑為含順丁烯二酸酐的化合物。
3. 權(quán)利要求2的接合方法，其中，在該混合物中，該塑料材料占50-80 重量％,該接合劑占20-50重量％。
4. 權(quán)利要求3的接合方法，其中，在該混合物中，該塑料材料占60-70 重量％,而該接合劑占30-40重量％。
5. 權(quán)利要求1的接合方法，其中，該模具上具有形成的凹陷部分， 該凹陷部分的形狀對應(yīng)于該金屬部件的形狀以對該金屬部件進行定位。
6. 權(quán)利要求5的接合方法，其中，該凹陷部分的深度小于或等于該 金屬部件的厚度。
7. 權(quán)利要求1的接合方法，其中，該方法還包括在將該混合物注入 該模具之前，將該混合物保持在170。C-1卯。C。
8. 權(quán)利要求1至7中任一項的接合方法，其中，該方法還包括在將 該混合物注入該模具之前，在該模具內(nèi)表面上涂覆一層涂層以防止該塑料 材料與該模具接合。
9. 權(quán)利要求8的接合方法，其中，該涂層為氮化鋁鈦涂層。
10. 塑料材料與金屬部件所形成的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品，其中該塑料材 料中混有接合劑以在熔融狀態(tài)下與該金屬部件的表面接觸，并且該塑料材 料在凝固成型時與該金屬部件接合。
11. 權(quán)利要求10的接合方法，其中，該塑料材料為丁苯橡膠彈性體， 該接合劑為含順丁烯二酸酐的化合物。
12. 權(quán)利要求11的接合方法，其中，在該混合物中該塑料材料占50-80重量％,該接合劑占20-50重量％。
13.權(quán)利要求11的接合方法，其中，在該混合物中該塑料材料占60-70 重量％,該接合劑占30-40重量Q/q。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塑料材料與金屬部件的接合方法，包括如下步驟將該金屬部件布置在模具內(nèi)；將該塑料材料和接合劑的熔融狀混合物注塑到該模具中；以及冷卻該混合物從而使得該塑料材料在凝固成型時與金屬部件接合。本發(fā)明還公開了一種通過上述方法形成的塑料金屬復(fù)合產(chǎn)品。
文檔編號B29C33/12GK101428460SQ200710166679
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者孫國偉, 岑振輝, 李國強 申請人:香港生產(chǎn)力促進局